4.3 Истечение через насадки

Насадком называется короткий патрубок длиной от трех до пяти диаметров отверстий ( , присоединенный к отверстию такого же диаметра. Границы допустимой длины насадка выбраны таким образом, чтобы можно было пренебречь потерями напора по длине насадка, и чтобы струя на выходе из насадка заполнила все сечение. В технике используют пять видов насадков: внешний цилиндрический (насадок Вентури), внутренний цилиндрический (насадок Борда), конический сходящийся, конический расходящийся и коноидальный.

Насадок Борда отличается внутренним расположением насадка в резервуаре. Коэффициент расхода такого насадка практически одинаков с коэффициентом расхода внешнего насадка. Конический сходящийся насадок используется, когда необходимо получить струю с большой кинетической энергией, например, в гидромониторах или пожарных брандспойтах. Коэффициент расхода такого насадка высок ..0,96

Конический расходящийся насадок позволяет получить струю с максимальным расходом. Угол раскрытия принимается равным Увеличение расхода через расходящиеся насадки возникает за счет увеличения площади выходного сечения. Расходящиеся насадки используют в огнетушителях, во всасывающих патрубках турбин.

К оноидальные насадки – это насадки, у которых вход имеет форму струи, из-за чего не возникают вихревые и застойные зоны. Коэффициент расхода у таких насадков лежит в пределах струя вытекающая из такого насадка характеризуется равномерным распределением скоростей по сечению.

При истечении жидкости через внешний цилиндрический насадок в атмосферу на входе жидкости в насадок на расстоянии приблизительно 0,5d после входной кромки возникает сжатое сечение струи. После сжатого сечения поток расширяется, и жидкость заполняет все живое сечение патрубка. В зоне сжатого сечения возникает вакуум, поэтому в насадке увеличивается скорость движения жидкости. Насадок как бы «подсасывает» жидкость, увеличивая величину напора, под действием которого жидкость подходит ко входному отверстию. Это приводит к увеличению расхода жидкости через насадок, по сравнению с отверстием такого же диаметра. Коэффициент расхода внешнего цилиндрического насадка Производительность насадка возрастает по сравнению с производительностью отверстия примерно на 30%.

Расход через цилиндрический насадок можно рассчитать как

или , м³/с, (4.5)

где - коэффициент расхода насадка;

- коэффициент расхода отверстия;

1,33 – увеличение производительности отверстия при присоединении насадка.

4.3.1 Пример решения задачи

Какое количество воды вытечет через насадок Вентури внутренним диаметром d = 50 мм за время час при постоянном напоре воды H = 5 м? Какое количество воды вытечет при тех же условиях через коноидальный насадок?