Истечение из насадков

Насадком называется короткая труба длиной от 3 до 5 его диаметров, присоединенная к отверстию. При расчете насадков потерями напора по длине обычно пренебрегают.

Рассмотрим процесс истечения жидкости на примере внешнего цилиндрического насадка (см. рис. 4.23). На входе в насадок образуется водоворотная зона, которая является источником потерь напора, поэтому коэффициент скорости насадка меньше, чем круглого отверстия.

Рис. 4.23. Истечение жидкости из насадка

После сжатия в сечении С-С струя расширяется до сечения насадка и из насадка выходит полным сечением. В сжатом сечении С-С скорость потока выше, чем на выходе, а значит, давление в этом сечении меньше, чем при истечении из отверстия, когда давление равно атмосферному. Таким образом, в насадке создается вакуум и эффект «подсасывания», что увеличивает расход через насадок. Если резервуар открыт, а истечение происходит в атмосферу, то расход можно определить по той же формуле, что и для отверстия.

,

где μ– коэффициент расхода насадка; – площадь сечения насадка.

Истечение через насадок, при котором струя полностью заполняет все пространство насадка, называется истечением без отрыва.

Найдем минимальное давление внутри насадка. Истечение происходит в воздух с давлением Давление на свободной поверхности жидкости – . Расчетный напор – . В сжатом сечении струи < . Разность давления – растет пропорционально напору Н, т. к. скорость в сжатом сечении увеличивается с увеличением Н. Составив уравнение Бернулли для сечений В-В и С-С, можно доказать, что максимальное значение вакуума для воды наступает при . При некотором значении Н, которое называется критическим, давление внутри насадка становится равным 0. Т.к. при дальнейшем увеличении напора давление не может уменьшаться далее, то происходит отрыв струи от стенок из-за того, что наружный воздух прорывается внутрь насадка, и насадок начинает работать как отверстие в тонкой стенке. Такое истечение называется истечением с отрывом.

При истечении с отрывом расход насадка резко уменьшается, т.к. исчезает эффект «подсасывания».