4. Вытекание жидкости через насадки

Формулы (91)-(97), выведенные для отверстия, остаются справедливыми и для насадок, но значения коэффициентов ε, ξ, φ и μ будут уже другие. Относительно коэффициента сжатия е при вытекании из насадок надо иметь в виду следующее.

Так как в цилиндрической и конической расходящейся насадках струя покидает насадку без сжатия (сжатие происходит внутри самой насадки), то для этих случаев коэффициент наружного сжатия ε=1. Благодаря нали­чию сжатия внутри насадки площадь сечения струи там будет меньше, чем площадь сечения при выходе из насадки. Скорость в сжатом сечении будет больше, а давление, следовательно, меньше, чем снаружи. Давление снаружи равно барометрическому р_б, внутри насадки оно должно быть меньше, т. е. там образуется разрежение (вакуум).

5. Вытекание жидкости при переменном уровне

В данном случае движение является неустановив­шимся. С достаточной степенью точности для практики можно считать, что в каждый данный момент времени скорость вытекания определяется соответствующим этому

моменту напором Н так же, как и при установившемся движении.

Определим время, в течение которого жидкость опустится на , (рис.51). Возьмем промежуточное поло­жение уровня с напором Н. За время dτ вытечет объем жид­кости, равный

(98)

Рис.51

За то же время dτ напор изменится на (-dH). Объем жидкости, вытекшей из сосуда, равен

(99)

где Ω - площадь свободной поверхности в сосуде.

В выражении (99) знак минус учитывает отрицатель­ный характер приращения dH при понижении уровня. Приравняв (98) и (99), получим

Интегрируя последнее выражение от Н₂ до2 Н₁ получим:

(100)

В случае, когда Ω является переменной величиной, время опорожнения сосуда вычисляется, как

(101)

6. Практическое применение отверстий и насадок

В таблице 4 приведены коэффициенты ε, ξ, φ и μ для различного рода отверстий и насадок.

Таблица 4

Вид вытекания	ε	ξ	φ	μ
Отверстие в тонкой стенка	0,64	0,06	0,97	0,62
Цилиндрический насадок: внешняя внутренняя	1 1	0,49 1	0,82 0,71	0,82 0,71
Конический насадок: сходящийся расходящийся	0,98 1	0,06 3,94	0,97 0,45	0,95 0,45

На основании табл. 4 можно сделать следующие за­ключения:

1. Если требуется при том же отверстии в стенке уве­личить расход, то это отверстие следует снабдить кони­чески расходящейся или цилиндрической насадкой;

2. Если какой-нибудь резервуар опорожняется при помощи трубы, то эту трубу следует вделывать заподлицо (рис.52,а), а не вставлять внутрь резервуара (рис.52,б), иначе расход уменьшится.

Рис.52. Рис.53.

3. Если необходимо получить струю, обладающую боль­шой энергией, то надо применять конически сходящуюся насадку (наконечники пожарных брандспойтов, а также гидромониторов, служащих для размыва грунта.

4. Если требуется пропускать большие расходы при малой энер­гии струи (труба под насыпью железной дороги), то следует при­менять конически расходящиеся насадки (рис.53), т. е. делать трубы расширяющимися.

Кроме этих случаев, отверстия (диафрагмы) и насадки (сопла) широко используются для изме­рения количества протекающей через них жидкости.