Истечение из-под затвора в горизонтальном лотке

резервуар отверстие насадка жидкость Во многих водозаборных и водопропускных гидротехнических сооружениях расходы воды проходят через отверстия, перекрываемые затворами. Затворы поднимают на определенную высоту над дном и пропускают через отверстия необходимые расходы. Чаще всего на гидромелиоративных сооружениях устраивают отверстия прямоугольного сечения, истечение из которых и рассмотрим.

Отверстия могут быть незатопленными (истечение свободное) и затопленными, когда уровень воды за затвором влияет на истечение.

Если отверстие незатопленное, то вытекающая из-под затвора струя находится под атмосферным давлением (рис. 13). При истечении через затопленное отверстие струя за затвором находится под некоторым слоем воды (рис. 14).

Рис. 13 Истечение из-под затвора через незатопленное отверстие

Когда затвор приподнят над дном, вытекающая из-под него струя испытывает сжатие в вертикальной плоскости. На расстоянии, примерно равном высоте отверстия, а (высоте поднятия затвора), наблюдается наиболее сжатое сечение. Глубина в сжатом сечении hc связана с высотой отверстия, а следующей зависимостью:

hc = е’a.

где е' - коэффициент вертикального сжатия струи.

Коэффициент вертикального сжатия е' зависит от отношения высоты отверстия, а к напору (глубине воды перед затвором) Н. Для ориентировочных расчетов можно принимать е' = 0,64.

Если составить уравнение Бернулли для сечений, проведенных перед затвором и в сжатом сечении, после преобразований получим:

где ц — коэффициент скорости, где Н0 — напор с учетом скорости подхода, Тогда расход при истечении из-под затвора при незатопленном отверстии определится по формуле:

где S — площадь отверстия,.

S = ab.

Рис. 14 Истечение из-под затвора при затопленном отверстии

При истечении через затопленное отверстие (рис. 14) расход определится по формуле:

где hz — глубина в том сечении, где наблюдается максимальное сжатие истекающей из-под затвора струи.

Глубина hz определяется из зависимости в которой, а hб — глубина в отводящем канале (бытовая глубина).