Насадком называют короткую трубку длиной (3...4) d, прикрепленную к отверстию. Существуют следующие виды насадков: цилиндрические — внешний и внутренний; конические — сходящийся и расходящийся; коноидальные.
Цилиндрический внешний насадок. Этот насадок широко применяют на практике, например в гидротехнических сооружениях. Так, водоспуски в плотинах, трубы под насыпями рассчи-[ ывают по теории истечения жидкости через насадки. При этом происходит гидравлическое явление, физическая сущность которого заключается в следующем. При входе жидкости в отверстие насадка вследствие изгиба линий токов происходит сжатие струи и на некотором расстоянии от входа в насадке образуется водоворотная зона. Вследствие сжатия струи внутри насадка создается вакуум, величина которого зависит от скорости течения, а следовательно, и от величины напора, над центром входного отвер-с|ня в насадок. Полный действующий напор насадка как бы увеличивается in счет вакуума и складывается из напора над центром тяжести пходного отверстия насадка и величины вакуума в сжатом се--чсипи Вместе с тем присоединение насадка к отверстию дает дополнительные потери напора по сравнению с истечением жидкости через отверстие без насадка, вызываемые внезапным расширением потока жидкости внутри насадка и трением потока о его внутреннюю поверхность. 11оэтому, чтобы дополнительные потери в насадке не были Полыпими, необходимо его длину делать в пределах (3...4) d. la кой насадок называют насадком Вентури. Здесь d — внутренний диаметр насадка. Расход жидкости через насадок определяется по формуле
|
|
где ц, — коэффициент расхода, причем ^ = фе, здесь ср — коэффициент скорости, е— коэффициент сжатия струи; со — площадь выходного отверстия насадка; Н0 — полный напор, под которым работает насадок, равный
Скорость течения в выходном отверстии насадка определяется по формуле
Как уже мы отмечали, вследствие образования вакуума в во-доворотной зоне насадка возрастает полный действующий напор, что приводит к увеличению расхода воды через насадок примерно на 30...34 % по сравнению с истечением через малое отверстие, при равных площадях отверстий и равных действующих напорах над центром отверстия и насадка. Опыты показывают, что максимальный вакуум образуется в сжатом сечении струи, т. е. в сечении С—С.
Цилиндрический внутренний насадок. Физическая сущность гидравлического явления в этом насадке аналогична явлению во внешнем цилиндрическом насадке. Но коэффициенты сжатия, скорости и расхода при истечении жидкости через насадок полным входным сечением имеют следующие осредненные значения:
|
|
Таким образом, внутренний цилиндрический насадок имеет большие гидравлические сопротивления, чем внешний, что и приводит к уменьшению коэффициента скорости, а следовательно, и к уменьшению коэффициента расхода |л до 0,71. Это указывает на худшие гидравлические характеристики у внутреннего цилиндрического насадка по сравнению с внешним, поэтому он реже применяется на практике.
Конический сходящийся насадок. Этот насадок имеет форму конуса, сходящегося по направлению к выходу струи. Конические сходящиеся насадки применяются там, где необходимо иметь большую удельную кинетическую энергию, например в пожарных брандспойтах, гидромониторах, фонтанах, эжекторах и т. п. В этом насадке коэффициент расхода увеличивается в результате уменьшения гидравлических сопротивлений и, главным образом, уменьшения эффекта внезапного расширения потока. Величина коэффициентов гидравлических сопротивлений в конических сходящихся насадках достигает 0,06. Опыты показывают, что коэффициент расхода \л в этих насадках зависит от угла конусности 6. При возрастании 0 от О до 13° 24' коэффициент ц также увеличивается от 0,829 до 0,946; при дальнейшем увеличении 6 коэффициент ц, уменьшается. При угле 6 = 13° 24' коэффициент расхода имеет максимальное значение и достигает величины ^ = 0,946. При угле 0=13°24' сжатие струи в сечении С — С практически исчезает. Увеличение yгла конусности 0 свыше 13°24' приводит к некоторому уменьшению коэффициента расхода ц, так как при этом происходит дополнительное сжатие струи при выходе из насадка.
Конический расходящийся насадок. Он применяется в тех случаях, когда нужно за счет уменьшения скорости значительно увеличить давление, например в реактивных гидротурбинах, центробежных насосах и др. Скорость в сжатом сечении С— С больше, чем в выходном и в результате этого давление в выходном сечении насадка Польше, чем в сжатом сечении (что следует из уравнения Бернулли. В коническом расходящемся насадке сжатие струи и вакуум больше, чем у цилиндрического внешнего, причем с увеличением угла конусности 6 вакуум возрастает. Чем больше угол конусности 0, тем легче струе оторваться от стенок насадка. Поэтому для надежности работы без срыва вакуума в конических расходящихся насадках допускается угол конусности 0, равный 5—7°. Потери энергии в коническом расходящемся насадке на вне-питое расширение значительно больше потерь в других насадки х, поэтому коэффициент расхода ц, отнесенный к выходному сечению насадка диаметром с?в при 0 = 5...7°, равен примерно 0,5, а коэффициент сжатия е«1.
Коноидальный насадок. У коноидального насадка устраняется недостаток, имеющийся у конического сходящегося при (»13°24', т. е. сжатия струи при выходе из насадка не происходит и коэффициент сжатия е=1. Входная часть таких насадков выполнена по форме струи, вытекающей из отверстия, и выходной участок имеет цилиндрическую форму. Благодаря лому увеличивается коэффициент скорости и коэффициент расхода. Можно принять для коноидальных насадков |л, = ф = -!)7...0,99. Дня получения больших значений коэффициентов ц и ф необходимо, чтобы входная часть насадка была выполнена очень тщательно, а это практически вызывает трудности и поэтому он не получил широкого распространения на практике.
|
|