Истечение жидкости через насадки

Присоединенный к отверстию в тонкой стенке короткий патрубок называют насадкой.

Длину патрубка обычно принимают равной l=(3- 4)d , где d — диаметр отверстия.

По форме продольного сечения насадки подразделяют на три основных типа: цилиндрические, конические, коноидальные. Цилиндрические насадки делят на внешние и внутренние.

При движении жидкости внутри насадки образуется сжатое сечение, в области которого наблюдается вакуум. Опыт показывает, что при применении цилиндрических насадок пропускная способность увеличивается по сравнению с тонким отверстием того же диаметра. Увеличение пропускной способности является основным назначением насадок.

Различают конические насадки расходящиеся и сходящиеся. В конических расходящихся насадках также создается вакуум. При большом угле конусности возможен даже отрыв потока от стенок и насадка будет работать как обычное отверстие. Конические расходящиеся насадки имеют большие потери энергии. Отличительные особенности расходящихся насадок: значительный вакуум, большая пропускная способность, малые скорости выхода.

При внешнем цилиндрическом насадке, который представляет собой короткую трубу, приставленную к отверстию снаружи, возможны два режима истечения: безотрывный и отрывный. Коэффициенты при первом режиме в приближенных расчетах принимают

 =  = 0,82;  = 0,5;  = 1 . При втором режиме коэффициенты ничем не отличаются от истечения через отверстие в тонкой стенке.

Насадки: а – внешний цилиндрический; б – конический расходящийся (диффузор); в – конический сходящийся (конфузор);г – внутренний цилиндрический; д – коноидальный; е – расширяющееся сопло.

Внутренний цилиндрический насадок – это короткая трубка, присоединенная к отверстию изнутри. Возможны два режима истечения - безотрывный и отрывный со следующими коэффициентами:

- при первом режиме  = 0,71;  = 1.

- при втором режиме    = 0,5.

Коноидальный насадок, или сопло, обеспечивает плавное безотрывное сужение потока внутри насадка и параллельно-струйное течение на выходе. Принимают: =  = 0,97;  = 0,06.

Истечение жидкости при переменном напоре

Переменный напор

При переменном напоре движение жидкости является неустановившемся. Рассмотрим простейший случай опорожнения резервуара, имеющего площадь живого сечения S (см. рис.).

Пусть начальный напор равен h₁, конечный h₂. Расчет опорожнения заключается в определении времени этого процесса. Количество жидкости, вытекающее за время dt, равно

^{_________________________________________}

В то же время оно равно уменьшению объема жидкости в сосуде

^{_____________________________________________}

Отсюда

^{____________________________________________________________}

Интегрируя, находим

^{_____________________________________________________________________________________________________}

Время полного опорожнения получим, подставив h₂= 0, тогда:

^{______________________________________________________________}

где Q – расход жидкости при начальном напоре h₁. Таким образом, при величине напора равном первоначальному через то же самое отверстие вытекло бы жидкости в два раза больше чем при переменном напоре.