Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
Насадком называется короткая труба длиной 
= (3–4)d цилиндрической, конической или коноидальной форм. Присоединение насадка к отверстию в тонкой стенке изменяет вытекающий из сосуда расход и оказывает влияние на время опорожнения сосуда, дальность полета струи и т.д. Аналогичное явление наблюдается при истечении из отверстия в толстой стенке, т.е. когда 
.
Характер течения жидкости, ее толщина в различных насадках имеет много общего. Рассмотрим истечение жидкости через внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури) (рис. 8.5).
При наличии острой кромки возникает сжатие струи на входе в насадок. Максимальное сжатие образуется на расстоянии от плоскости входа в отверстие, равном 0,5d.
Площадь сжатого сечения потока wс = ew, причем числовое значение коэффициента сжатия зависит от условий входа. В частности, для рассматриваемого случая (круглое отверстие с острой кромкой) приближенно можно принять e = 0,64.
После сжатого сечения струя расширяется, заполняя полностью сечение, выходя из него полным сечением. Рассмотрим соотношение скоростей и давлений в сжатом сечении и на выходе из насадка (см. рис. 8.5). Давление на выходе из насадка равно атмосферному, а скорость – меньше скорости в сжатом сечении. Тогда, согласно уравнению Бернулли, давление в сжатом сечении должно быть меньше атмосферного, т.е. в сжатом сечении образуется вакуум.
Рис. 8.5
Наличие в сжатом сечении вакуума существенно меняет картину истечения. В этом случае жидкость из резервуара изливается в область вакуума, что сопоставимо с увеличением напора и объясняет увеличение действительного расхода. Для доказательства найдем расчетные зависимости для скорости истечения и расхода жидкости через насадок.
Запишем уравнение Бернулли для сечений 1–1 и 2–2. При следующих условиях истечения:
1. Движение жидкости в насадке установившееся.
2. Входная кромка круглого отверстия – острая, что приводит к сжатию струи, коэффициент сжатия 
.
3. На выходе из насадка струя заполняет все сечение ( =3...4d), поэтому e = 1.
4. Распределение давления в сечении 2–2 подчиняется гидростатическому закону:
.
5. Коэффициент Кориолиса a = 1
(8.23)
Из анализа уравнения (8.23) в соответствии с расчетной схемой имеем:
;
,
где 
– потери напора на участке 
пренебрежительно малы; 
– потери напора на входе до сжатого сечения; 
– потери напора на расширение струи (по теореме Борда).
С учетом малости потерь напора на участке 
по уравнению Бернулли имеем:
(8.24)
Применяя уравнение расхода для сжатого и выходного сечений
и исключая 
из уравнения (8.24), получим
.
Отсюда
, (8.25)
где 
– коэффициент скорости.
При 
и 
коэффициент скорости равен j = 0,82.
Общий коэффициент сопротивления для насадка
.
Определяем расход из уравнения неразрывности с учетом, что 
, получим
.
Обозначая 
и считая, что w2 = w, получаем
, (8.26)
где 
– коэффициент расхода насадка.
Так как для насадка e = 1, то m = j = 0,82. Сравнивая коэффициенты расхода и скорости для насадка и отверстия в тонкой стенке, видим, что насадок увеличивает расход и уменьшает скорость истечения.
Действительно, для больших значений Rе отношения
то есть расход через насадок увеличивается более чем на 35 % по сравнению со скоростью истечения из отверстия.
8.5. Зависимость коэффициентов истечения
от числа Рейнольдса
Полученные выше значения коэффициентов истечения для отверстий и насадков различной формы справедливы для условий, когда влияние вязкости жидкости на истечение не проявляет себя в заметной степени.
Число Рейнольдса для истекающей струи вычисляется по формуле:
(8.27)
При числе Rе0 > 105 влияние вязкости можно не учитывать.
При Rе0 > 3∙105 (область, наиболее характерная для истечения из отверстий воды) практически остается неизменным.
Вместе с тем, коэффициент истечения зависит от числа Rе при истечении воды и других маловязких жидкостей из отверстий малого диаметра.
Кроме того, зависимость коэффициента расхода m от числа Рейнольдса необходимо учитывать при определении времени опорожнения 
сосудов.
При малых значениях Rе < 10 применима зависимость:
.
Для определения значений m при 
применяется эмпирическая формула
, (8.28)
где 
– число Рейнольдса для насадка.
Из графика (рис. 8.6), построенного по формуле (8.28), видно, что при Reн ® ¥ и m ® 0,813, что незначительно отличается от m = 0,82 для цилиндрического насадка.
Рис. 8.6
На графике (см. рис. 8.6) кривая 1 – соответствует случаю истечения из отверстия в тонкой стенке, а кривая 2 – из цилиндрического насадка при 
. Из графика следует, что при Reн < 1000 применение насадка уменьшает коэффициент расхода по сравнению с истечением из отверстия при одинаковых d.
