3.6 Внешний цилиндрический насадок

Внешний цилиндрический насадок - насадок Вентури, представляет собой прямую цилиндрическую трубку длиной в 34 диаметра, приставленную к отверстию с внешней стороны стенки (рисунок 3.8). Опытами установлено, что для такого насадка==0.82.

Область разрежения в насадке Вентури распространяется от входного отверстия до выхода из насадка (рисунок 3.8, а). Величина разрежения зависит от напора. Найдем эту зависимость.

Рисунок 3.8

Наибольшее разрежение находится там, где расположено самое сжатое сечение струи. Считая, что в этом месте течение удовлетворяет условиям плавно изменяющегося движения, и беря за плоскость сравнения горизонтальную плоскость, проходящую по оси насадка, напишем уравнение Бернулли для сечения I-I, проходящего по свободной поверхности в резервуаре, и сеченияII-II, соответствующего сжатому сечению струи,

,

где z₁=H,p₁=p_a,₁=0 (так какS₁»S),z₂=0,p₂=p_с,,.

Полагая =1, получим

,

откуда разрежение в сжатом сечении струи

.

Но , поэтому

.

Так как _т.с=0.06,=0.64, а для насадка Вентури=0.82, то

.

Как видно из полученного результата, разрежение зависит от напора. Но, как известно, максимальная величина разрежения равна теоретически 10.33 м вод. ст., поэтому наибольший допустимый напор м.

Если же напор окажется больше, то струя отстанет от стенок (рисунок 3.8, б) и весь эффект «подсасывания» пропадет. Однако следует заметить, что отставание струи от стенок наступит гораздо раньше, так как уже при давлении парообразования жидкость начинает кипеть и возникает явление кавитации, которое приводит к отставанию струи от стенок. Поэтому действительный допустимый напор, когда насадок работает еще без отрыва струи от стенок, гораздо меньше и равен 8-9 м вод. ст.

Внешний цилиндрический насадок применяется для увеличения пропускной способности отверстия. Расход при истечении через насадок Вентури на 32% больше расхода через отверстие в тонкой стенке, хотя скорость истечения меньше на 15%.

3.7 Внутренний цилиндрический насадок

Внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда) представляет собой патрубок, приставленный к отверстию с внутренней стороны резервуара (рисунок 3.9). Опытом установлено, что отрыв струи от стенок такого насадка при меньшем напоре, чем для насадка Вентури. При нормальных условиях работы, когда струя полностью заполняет все сечение, ==0.71, а коэффициент потерь=1.0. Такого типа насадки увеличивают расход по сравнению с отверстием в тонкой стенке на 15% и применяются при опорожнении резерауаров.

Рисунок 3.9

3.8 Конически сходящийся насадок

Конически сходящийся насадок представляет собой усеченный конус, сходящийся по направлению к выходному сечению (рисунок 3.10).

При входе в конически сужающийся насадок струя сужается, затем вновь расширяется, соприкасается со стенками и при выходе наружу вновь претерпевает некоторое сужение. Параметры ,,, характеризующие работу насадка являются функциями угла конусности. Зависимость,,отприведены в таблице 3.1.

Из приведенной таблицы видно, что наивыгоднейшим углом конусности насадка является угол  =1324. При этом угле конусности принимаются=0.97=0.95.

Таблица 3.1

	0	5	13	1324	14	20	30	40	45
	1	1	0.983	0.982	0.98	0.95	0.92	0.89	0.87
	0.82	0.92	0.961	0.963	0.965	0.97	0.975	0.98	0.983
	0.82	0.92	0.945	0.946	0.943	0.92	0.89	0.87	0.86

Струя, выходящая из конически сходящегося насадка, обладает большой кинетической энергией и способностью на длительном расстоянии не распадаться на капли и сохранять свою форму.

Конически сходящиеся насадки применяются в соплах гидравлических турбин, в пожарных брандспойтах, гидромониторах, струйных аппаратах и т.д.