Внутренние цилиндрические насадки

Цилиндрический насадок, находящийся внутри резервуара, называется внутренним насадком (см. рис. 6.8). На входе в такой насадок поток (струя) претерпевает большее сжатие, чем это имеет место во внешнем насадке. Причиной этого является обтекание потоком входного отверстия насадка с относительно малой толщиной по кромке . Сопротивления на входе, связанные с деформацией потока, зависят от относительной толщины передней кромки насадка .

Установлено, если , то истечение происходит аналогично истечению из малого отверстия, т.е. струя, отрываясь от кромок, не касается стенок насадка. При получены следующие значения коэффициентов: коэффициент скорости ; коэффициент расхода ; коэффициент сжатия . Значения коэффициентов , значительно меньше, чем для отверстия в тонкой стенке.

В случае увеличения длины насадка ( ) внутренний насадок работает, как правило, полным сечением; при имеем ; .

Нецилиндрические насадки

Конические насадки. К коническим насадкам относятся сходящиеся и расходящиеся насадки (рис. 6.10). Сходящийся насадок имеет форму усеченного конуса, образующие которого направлены к выходному отверстию. В таких насадках деформация потока достаточно мала, водоворотная вихревая область незначительна и потери напора существенно меньше, чем у цилиндрического насадка.

Рис. 6.10. Конические насадки: а - сходящийся (сужающий); б - расходящийся

Опытами установлено, что коэффициент расхода для конических насадков достигает максимальных значений при угле конусности , а коэффициент сжатия на выходе . Увеличение угла приводит к уменьшению и увеличению сжатия струи на выходе. Для квадратных и прямоугольных форм сечения насадков угол конусности принимается , при этом коэффициент расхода .

Применение сужающих насадков позволяет получить компактную струю с достаточно большой скоростью истечения. Насадки такого типа применяются в различных струйных аппаратах, гидромониторах, пожарных наконечниках и т.д.

У расходящихся насадков происходит расширение сечения под углом конусности . В таком насадке наблюдается достаточно большой отрыв потока от входных кромок, в результате водоворотная область увеличивается и, следовательно, площадь сжатого сечения уменьшается.

Вакуумметрический напор в сжатом сечении становится несколько больше, чем у внешнего цилиндрического насадка, с увеличением угла конусности .

Диаметр выходного отверстия насадка при диаметре входного d

. (6.38)

Увеличение размеров насадка, т.е. , D, в результате возрастания площади выходного отверстия обусловливает уменьшение коэффициента расхода .

Угол конусности рекомендуется устанавливать .

Опытами установлено, что при угле и значения .

Расход, проходящий в насадке, определяется по следующей формуле:

, (6.39)

где - площадь выходного отверстия.

При сравнении внешнего цилиндрического и расходящегося насадков при одинаковых входных отверстиях расход последнего будет существенно большим.

Расходящиеся насадки используются в пожарной технике для распыления с помощью пенных огнетушителей, при увлажнении почв, в водоструйных насосах, гидроэлеваторах, в городских и парковых фонтанах для создания струи разных видов и форм и т.п.

Коноидальный насадок представляет собой улучшенный тип сходящегося насадка, у которого форма входного отверстия имеет плавное очертание. Плавное входное отверстие не вызывает отрыва потока от стенок, практически устраняет сжатие струи внутри насадка, в результате этого потери напора сводятся к минимуму (рис. 6.11). Значения коэффициентов и зависят от формы скругления, шероховатости внутренней поверхности насадка. Обычно и в расчетах принимаются равными 0,95 0,98.

Рис. 6.11. Насадки с плавным входом: а - сходящийся; б - расходящийся

♦ Пример 6.3

Резервуар разделяется на две части вертикальной стенкой, в которой имеется круглый конусный насадок мм. Глубина воды в левой части резервуара м. Расход, протекающий через отверстие, л/с. Определить глубину воды в правой части резервуара и диаметр малого отверстия . Расстояние от дна резервуара до осей отверстия и насадка м. Уровни воды в резервуарах постоянны (рис. 6.12).