К открытому резервуару подсоединены короткий стальной трубопровод, состоящий из двух участков длиной l1 и

К открытому резервуару подсоединены короткий стальной трубопровод, состоящий из двух участков длиной l1 и l2, диаметрами d1 и d2, и внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда) диаметром dн и длиной lн= 5dн (рис. 5.2). Истечение по короткому трубопроводу происходит в атмосферу под постоянным напором Н1 коэффициент сопротивления крана принять равным ξкр =3. Определить: 1. Скорость и расход воды. Вытекающей из трубопровода при температуре воды t° = 10°С. 2. Расход через насадок при разности уровней в резервуарах Н, если коэффициент расхода насадка μн = 0,71. 3. Сравнить расход воды через насадок с расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра. Коэффициент расхода для отверстия μ = 0,62. Дано: d1 = 200 мм = 0,2 м, d2 = 100 мм = 0,1 м, l1 = 4 м, l2 = 10 м, dн = 100 мм = 0,1 м, Н = 2 м, Н1 = 5 м. υ = ? Qн = ? Q = ?

Запишем уравнение Бернулли в общем виде:
z- высота центра тяжести сечения над плоскостью сравнения 0-0, м;
- пьезометрическая высота, м;
- скоростная высота или скоростной напор, м;
hпот- потерянная высота или потери напора при перемещении жидкости от сечения 1-1 до сечения 2-2, м.
Для сечений 1-1 и 2-2 относительно плоскости сравнения 0-0 (рис.1): z1 = Н1,z2 = 0, скоростным напором в сечении 1-1 пренебрегаем, т.к. его значение близко к 0 (скорость на поверхности жидкости в сечении очень мала), р1 = 0, р2 = 0 (избыточное давление в сечении)., γ = ρ∙g – удельный вес жидкости, hпот – потери напора при движении жидкости от сечения 1-1 до сечения 2-2.
Рис. 1.
Потери напора складываются из потерь напора по длине на двух участках и суммы местных потерь напора:
- потери по длине на участках трубопровода, м;
,
где λ– коэффициент трения;
Местные потери определяются по формуле:
Объемный расход для короткого трубопровода определяется по формуле:
гдеμс – коэффициент расхода системы;
;
S – площадь живого сечения;
ζ – полный коэффициент сопротивления, включающий в себя коэффициенты потерь по длине на двух участках и в местных сопротивлениях

.
Коэффициент местных потерь складывается из потерь на входе, на внезапном сужении, на кране и на выходе. Общий коэффициент потерь:
Приведем все коэффициенты к одной скорости.
Для коэффициентов ζl1 и ζвх принимаем следующие зависимости:
,
где – коэффициент гидравлического сопротивления трения.
Для коэффициентов ζl2, ζвых, ζвс, ζкр принимаем следующие зависимости:
, , ,
Определим коэффициенты λ1,2: для стального трубопровода принимаем: λ1 = 0,0304, λ2 = 0,0379 [3]