5.1.3. Истечение жидкости через насадки

Насадки – это присоединённые к отверстию короткие трубки (патрубки) длиной L=(2+5)d (d – внутренний диаметр насадки).

Основные типы насадков и значения коэффициентов истечения приведены в табл. 5.4. Для всех насадков формулы скорости и расхода при истечении в атмосферу имеют вид (5.1) и (5.2), как и для случая истечения из малого отверстия. Но при истечении из насадков сопротивления увеличиваются по сравнению с истечением из отверстия и коэффициент скорости для выходного сечения насадка:

= , (5.12)

где ξ_вр, ξ_дл – Коэффициенты потерь при внезапном расширении и по длине насадка; ξ_тс – коэффициент потерь при истечении из отверстия в тонкой стенке.

В цилиндрических и конических расходящихся насадках при истечении в атмосферу возможны 2 режима. При первом режиме истечения благодаря наличию внутри насадков сжатого сечения С-С (рис. 5.2) образуется вакуум, величина которого характеризуется вакуумметрической высотой h_вак.

Теоретическая величина вакуума для внешнего цилиндрического насадка может достигнуть величины h_вак=0,74Н, поэтому максимальное значение напора перед насадком (для воды):

Н===13,9м

Практически наименьший напор в сжатом сечении может быть равен 0,3 м вод.ст., что соответствует давлению парообразования для воды при t=20С. Поэтому для обеспечения надёжной работы насадка предельное значение напора должно быть:

Н_max==13,5 м

Рис.5.2. Истечение через внешний цилиндрический насадок

При напорах Н>13,5 м внутри насадка возникает кавитация, произойдёт срыв вакуума – отрыв струи от стенок насадка и последний станет работать как отверстие, то есть наступает второй режим истечения.

Коэффициент расхода µ внешнего цилиндрического насадка при безотрывном режиме зависит от относительной длины насадка L/d и числе Рейнольдса ReT и может быть определён по эмпирической формуле:

µ= (5.13)

Минимальная относительная длина насадка L/d, при которой имеет место безотрывный режим истечения, примерно равна единице.

При больших числах Рейнольдса, а также при истечении маловязких жидкостей (вода, бензин, керосин,) коэффициент µ=0,82.

Внешние цилиндрические насадки (сверление в толстой стенке) рекомендуется улучшать путём устройства конического входа длиной Lx=d с углом α=60. Это позволит повысить коэффициент µ до 0,88 – 0,92 и увеличить Нmax.

Все насадки по сравнению с отверстиями в тонкой стенке при равных напорах Н и одинаковых значениях S обладают большей пропускной способностью Q. Коноидальный насадок (сопло) и конически сходящийся насадок обладают и к тому же и большой выходной скоростью, а, следовательно, большим запасом кинетической энергии.

Таблица 5.4.

Коэффициент истечения и виды насадков

Тип насадка	Значения коэффициентов
	Сжатия ε	Расхода µ	Скорости 	Потери ξ
Внешний цилиндрический с острой входной кромкой	1,00	0,82	0,82	0,5
Внешний цилиндрический с коническим входом	1,00	0,90	0,90	0,23
Внутренний цилиндрический	1,00	0,71	0,71	1,00
Коноидальный (сопло)	1,00	0,97	0,97	0,06
Конически сходящийся при угле конусности Q=1324’	0,98	0,94	0,96	0,07
Конически расходящийся при угле конусностиQ=5-7	1.00	0.45-0.50	0.45-0.50	4.0-3.0
Коноинированный при угле конусности Q=530’ и степени расширения n==8.7	1.00	2.4	0.27	12.8