3.9 Коноидальные насадки

Коноидальные насадки выполняются со стенками, имеющими форму вытекающей струи (рисунок 3.11). Скругляя углы при входе в конически сходящийся насадок, можно избежать образования в этом месте внутреннего сжатия струи, что значительно уменьшит сопротивление насадка и увеличит его расход.

Оканчивая насадок коротким цилиндрическим участком или подводя стенки насадка перпендикулярно плоскости выходного сечения, можно получить несжимающуюся после выхода из насадка струю, обладающую большей кинетической энергией.

Рисунок 3.10 Рисунок 3.11

Опытами установлено, что для коноидальных насадков ==0.970.99.

Такие насадки обеспечивают большую скорость истечения и в полтора раза увеличивают расход по сравнению с отверстием в тонкой стенке.

Коноидальные насадки применяются в соплах гидравлических турбин, в аэродинамических трубах, в брандспойтах, гидромониторах, мерных устройствах и т.д. Они широко используются для дробления горных пород, для размыва грунтов, для обработки гранитных пород и пр.

3.10 Конически расходящийся насадок

Конически расходящиеся насадки имеют большую область разрежения при входе (рисунок 3.12). Величина разрежения в этой области значительно больше, чем у внешнего цилиндрического насадка. Благодаря этому подсасывание происходит более интенсивно и расход жидкости через отверстие увеличивается. Такого типа насадки называются сосущими.

Рисунок 3.12

Истечение жидкости через конически расходящийся насадок зависит в значительной степени от угла конусности . Безотрывное течение происходит при углах конусности, не превышающих 8. При бóльших углах струя отстает от стенок и эффект «подсасывания» пропадает.

Вследствие того что площадь поперечного сечения насадка по мере приближения к выходу увеличивается, в движущейся по нему жидкости происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную, поэтому конически расходящийся насадок является диффузором.

Конически расходящиеся насадки дают возможность при относительно малых скоростях пропускать большое количество жидкости.

Среднее значение коэффициентов скорости и расхода, отнесенных к площади сечения на выходе, обычно принимается равным 0.45.

Если же отнести коэффициент расхода к площади сечения «в свету», то от будет значительно большим. Его величину можно определить по формуле

,

где d₁– диаметр сечения «в свету».

Потери энергии при истечении через конически расходящиеся насадки довольно велики. Коэффициент потерь =4.0.

Конически расходящиеся насадки применяются для обеспечения больших расходах жидкости при малых скоростях истечения; для получения больших разрежений, например в эжекторных установках; для обеспечения большей тяги в дымоходах; в карбюраторных устройствах; в аэродинамических трубах и т.д.

3.11 Энергетическая характеристика насадков

Рассматривая пропускную способность отверстия и насадков, а также кинетическую энергию струи, можно сравнить рассмотренные насадки и отверстия в энергетическом отношении.

Мы знаем, что расход и скорость выражаются формулами

,,

а живая сила струи –

.

Таким образом, при равных ,SиНпропускная способность и живая сила струи для рассматриваемых устройств будут зависеть оти². в таблице 3.2 приведены энергетические характеристики насадков.

Из приведенных в таблице значений коэффициентов расхода можно установить, что общее назначение насадков – увеличение расхода по сравнению с расходом при истечении жидкости через отверстие в тонкой стенке. Для получения более мощной струи, несущей большую кинетическую энергию, надо применять конически-сходящийся или коноидальный насадок, а также можно использовать отверстия в тонкой стенке без насадка.

Таблица 3.2

Наименование насадков	Характеристика
				2	
Отверстие в тонкой стенке без насадка	0.64	0.97	0.62	0.583	0.06
Цилиндрический насадок Вентури	1.0	0.82	0.82	0.551	0.5
Цилиндрический насадок Борда	1.0	0.71	0.71	0.358	1.0
Конически сходящийся насадок ( =1324)	0.98	0.97	0.95	0.894	0.08
Коноидальный насадок	1.0	0.97	0.97	0.913	0.04
Конически расходящийся насадок (данные отнесены к выходному сечению	1.0	0.45	0.45	0.091	4.0

Наоборот, когда надо выпустить жидкость с возможно малой кинетической энергией струи, следует применять конически расходящиеся насадки, которые при небольшой скорости протекания через них жидкости обеспечивают больший расход.

Контрольные вопросы:

1. Какие отверстия считаются малыми? 2. Почему поперечное сечение струи в сжатом сечении меньше поперечного сечения отверстия? 3. Какие могут быть случаи сжатия струи? 4. Что называется насадком? 5.Как изменяется кинетическая энергия струи при истечении через сужающийся и расширяющийся насадки? 6. Почему коэффициенты скорости и расхода насадка не равны единице? 7. Как изменяются расход и скорость при истечении жидкости через цилиндрический насадок по сравнению с истечением ее из круглого отверстия того же диаметра и под тем же напором?