.
Объем жидкости за dt
. (6.40)
Одновременно с понижением уровня в резервуаре на dH объем жидкости в нем уменьшится на dW:
.
Знак минус принят потому, что напор Н понижается.
Следовательно,
. (6.41)
Отсюда, разделив переменные в дифференциальном уравнении (6.41), получим
. (6.42)
Проинтегрируем
уравнение (6.42) в пределах от до
:
.
Окончательно получим
. (6.43)
Полное
опорожнение резервуара наступит при снижении уровня жидкости до оси насадка,
т.е. . Тогда время опорожнения резервуара
. (6.44)
Объем
резервуара .
Умножим
и разделим уравнение (6.44) на , тогда получим
. (6.45)
Знаменатель
уравнения (6.45) - расход Q при
напоре Полное опорожнение резервуара
при переменном напоре происходит за время, в 2 раза большее, чем истечение того
же объема при постоянном напоре.
Истечение при переменном напоре в сообщающихся резервуарах
Рассмотрим
два сообщающихся резервуара, соединенных между собой короткой трубой. Площади
поперечных сечений резервуаров постоянны. Площадь первого равна , второго -
. Жидкость
из первого резервуара по короткой трубе площадью поперечного сечения
перетекает во второй, при этом уровень
жидкости в одном резервуаре понижается, а в другом - увеличивается (рис. 6.14).
За время t уровни в обоих резервуарах
сравниваются и переток жидкости прекращается.
Рис. 6.14. Истечение жидкости при переменном напоре в сообщающихся резервуарах
Обозначим
напоры в начальный момент времени над центром отверстия трубы в резервуарах
через и
, разность
напоров
.
За время
dt при перетоке жидкости из резервуара в
резервуар уровень уменьшится на величину , в
другом увеличится на
.
Изменение напора за dt составит
. (6.46)
Объем
жидкости в первом резервуаре уменьшится на , во
втором увеличится на
.
Следовательно, можно записать
, (6.47)
откуда
. (6.48)
Подставив
из (6.48) в (6.46), получим
(6.49)
или
.
За время dt при напоре Н произойдет приток жидкости объемом dW во второй резервуар. Этот объем
. (6.51)
Уменьшение
объема .
Следовательно,
. (6.52)
Разделим переменные, получим
. (6.53)
Подставим
значение из (6.50) в (6.53), получим
. (6.54)
Интегрируем
полученное уравнение в пределах от до
и выносим постоянные за знак
интеграла:
Отсюда
время , за которое разность уровней изменится от от
до
,
. (6.55)
Полное
выравнивание уровней жидкости в резервуарах произойдет, когда .
Время, когда уровни сравняются, вычисляется по формуле
. (6.56)
♦ Пример 6.4
Определить
время, за которое разность уровней Н в двух резервуарах уменьшится с до
. Уровень
воды в правом резервуаре поддерживается постоянным. В левом цилиндрическом
резервуаре диаметр
м. Резервуары соединены между
собой трубой длиной
м и диаметром
мм. Эквивалентная шероховатость трубы
мм,
м,
м (рис. 6.15).
Рис. 6.15. К примеру 6.4
Время изменения уровней в резервуарах находится по формуле (6.43):
.
Коэффициент
расхода трубы ;
(табл. П.4
приложения).
Полагаем, что движение воды в трубе соответствует квадратичной области сопротивлений. Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле Шифринсона:
;
.
Площади поперечного сечения резервуара и трубы
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.