Из открытого резервуара при постоянном напоре H1 = 6 м вытекает вода с одной

Из открытого резервуара при постоянном напоре H1 = 6 м вытекает вода с одной стороны в атмосферу по короткому трубопроводу диаметром d1 = 80 мм и длиной l1 = 4 м, с диффузором на конце, площадь живого сечения которого за расширением S2 = 2S1, с другой стороны через затопленный внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури) диаметром dн = 100 мм и длиной lн = 5d1, в другой резервуар. Разность уровней в резервуарах H = 3 м. Температура воды t = 50°С. Определить: 1. Скорость истечения υ2 и расход воды по короткому трубопроводу Q2, если коэффициент сопротивления задвижки ξз = 2,5; диффузора ξдиф = 0,9. Коэффициент гидравлического трения определить по заданной шероховатости стенок грубы Δ = 1 мм. 2. Расход через насадок диаметром dн = 100 мм и длиной lн = 5d1, если коэффициент расхода насадка μн = 0,82. 3. Сравнить расход воды через насадок с расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра. Коэффициент расхода для отверстия μ = 0,62.

1. Предварительно будем считать, что в трубопроводе турбулентный режим течения.
Для определения потерь напора при турбулентном течении воспользуемся формулой Вейсбаха - Дарси:
В данном случае неизвестной величиной является коэффициент гидравлического трения λ. Универсальной формулой для определения λ при турбулентном режиме, является формула Альтшуля, однако при неизвестных значениях числа Рейнольдса можно предварительно воспользоваться её сокращённым вариантом - формулой Шифринсона:
Местные сопротивление на участке:
- выход из бака (вход в трубу) с острыми кромками (внезапное сужение с бесконечного диаметра) - ξв.с = 0,5:
- задвижка с ξз = 2,5;
- диффузор с ξдиф = 0,9;
- выход из трубопровода (бесконечное расширение) ξвых = 1, тогда:
Характеристика трубопровода:
отсюда
Проверим режимы течения и уточним значения λ по формуле Альтшуля:
Определить кинематическую вязкость воды при различных температурах можно по формуле Пуазейля, тогда для 50оС:

Значения λ не изменились.
Определим скорости течения жидкости на участках трубопровода.
Из условия сплошности (неразрывности) для последовательного трубопровода:
Q1 = Q2 = Q3 =...= Qn = S1 · υ1 = S2 · υ2 = S3 · υ3 =...= Sn · υn ,
отсюда
тогда

Расход жидкости через отверстия и насадки определяется следующей формулой:
S - площадь живого (внутреннего) сечения насадка или отверстия.
тогда для насадка при μ = 0,82:
для ответстия при μ = 0,62:
Расходы через отверстие и насадок, при одинаковом напоре и диаметре пропорциональны их коэффициентам расхода