Истечение через насадки при постоянном напоре

Насадками называются короткие трубки, монтируемые, как правило, с внешней стороны резервуара таким образом, чтобы внутренний канал насадка полностью соответствовал размеру отверстия в тонкой стенке. Наличие такой направляющей трубки приведет к увеличению расхода жидкости при прочих равных условиях.

Насадки делятся на три основных вида: цилиндрические, конические и коноидальные (рис. 8). Цилиндрические насадки – это цилиндрические патрубки длиной порядка трех-четырех диаметров. Они делятся на внешние и внутренние. Конические насадки разделяются на расходящиеся, в которых вдоль струи увеличиваются размеры поперечного сечения (диффузоры), и сходящиеся, в которых вдоль струи размеры поперечного сечения уменьшаются (конфузоры).

Рис. 8. Виды насадков: а – внешний цилиндрический; б – внутренний цилиндрический;

в – конический расходящийся; г – конический сходящийся; д – коноидальный

В насадке поток состоит из двух самостоятельных частей: центральной, где частицы жидкости перемещаются только поступательно, и окружающей ее водоворотной зоны, где частицы жидкости совершают вращательное движение, а вся зона представляет собой завихренное пространство (рис. 9).

Рис. 9. Схема движения потока жидкости в насадке

В водоворотной зоне находятся жидкость, выделившиеся из неё пары и растворенные газы. Завихренная зона образуется в результате изгиба линий токов, вызванного условиями входа жидкости в отверстие. Струя заполняет все сечение насадка не сразу, а лишь на некотором расстоянии от входного отверстия. Зажатый в завихренной зоне воздух довольно быстро увлекается потоком, и во входном участке насадка образуется вакуум, величина которого зависит от скорости движения жидкости или, по существу, от напора. Вследствие разрежения (вакуума) жидкость подсасывается из резервуара: скорость протекания жидкости возрастает ввиду увеличения полного напора, слагающегося из напора над центром тяжести входного отверстия и величины вакуума в сжатом сечении. Вакуум, в свою очередь, несколько расширяет сжатое сечение. Повышение скорости протекания жидкости через входное отверстие и увеличение площади сжатого сечения вызывают возрастание расхода через насадок по сравнению с истечением через отверстие.

Основными параметрами при истечении жидкости через насадки являются скорость и расход, которые определяются по тем же формулам, что и для отверстий в тонкой стенке, но со своими величинами коэффициентов скорости и расхода для каждого типа насадка.