46. Истечение из насадка Вентури, значение коэффициентов. Сопоставление истечения из насадка с истечением из отверстия. Величина вакуума.
Струя жидкости, обходя кромку а, благодаря силам инерции жидкости, поступающих в насадок (см., например, частицы М), до сечения wс, затем струя расширяется и заполняет весь насадок. При этом получаем одну вальцовую (водоворотную) область А, имеющую кольцевую форму.
В выходном сечении В—В, где жидкость испытывает атмосферное давление ра, имеем площадь живого сечения транзитной струи жидкости
wB = w (10-37)
w — площадь отверстия, к которому присоединен насадок. Как видно ,при выходе в среду атмосферного давления сжатие струи отсутствует!
Вальцовая область, равно как и транзитная струя в пределах этой области, характеризуется наличием вакуума. Максимальный получается в сечении С—С, где струя имеет наибольшее сжатие и где скорости, а также кинетическая энергия жидкости, образующей транзитную струю, оказываются наибольшими.
Известно, что с возрастанием кинетической энергии потенциальная энергия должна уменьшаться. Если в сечении В—В имеем атмосферное давление, то, двигаясь от этого сечения против течения и попадая в область, где скорости благодаря сжатию струи оказываются большими, чем в сечении В-В
, мы получаем давление в этой области меньше, чем в сечении В-В, т.е. меньше атмосферного давления.
Пьезометрическая линия Р1Р2РзР4, для насадка в соответствии со сказанным получает вид, изображенный на чертеже.
Числовые значения коэффициентов ξ,μ,φ,ε.
Коэффициент сжатия εВ для выходного сечения В-В равен единице.
Коэффициент сжатия εс для сечения С-С,где имеется мах вакуум, равняется коэффициенту сжатия при истечении из отверстия в тонкой стенке
εс
= 
0,64
Коэффициент сопротивления при истечении из насадка в атмосферу равен коэффициенту сопротивления на вход в трубу
(ξнас )а = ξвх = 0,5; при истечении под уровень (ξнас )под ур = ξвх+ ξвых =0,5+10,=1,5
Коэффициент скорости φ и насадка μ равны.
Φ= μ
Сопоставление истечения из насадка с истечением из отверстия.
В случае насадка Вентури (при истечении в атмосферу)
Qнас = 0,82w√2gH; (vв)нас = 0,82√2gH
В случае отверстия в тонкой стенке (при истечении в атмосферу)
Qотв = 0,62w√2gH; (vс)отв = 0,97√2gH
Если величины H и w для насадка и отверстия одинаковы, то в результате деления, получаем:
Qнас = 0,82≈ 1,34
Qотв 0,62
Как видно, внешний цилиндрический насадок, присоединенный к отверстию, сделанному в тонкой стенке, дает следующий эффект:
а) расход жидкости, вытекающей из сосуда, увеличивается за 34%
б) скорость истечения жидкости уменьшается на 15%.
Увеличение расхода объясняется тем, что при помощи насадка увеличивается площадь сечения струи в том месте, где давление атмосферное. Уменьшение же скорости обусловлено увеличением потерь напора в связи с расширением струи в насадке.
Величина вакуума в сечении С-С
Рассмотрим два случая
1 случай истечения в атмосферу. Максимальный вакуум равен:
(hвак )макс = (0,75÷0,80)H
2 случай истечения под уровень. Соединяя уравнением Бернулли сечения С-С и 2-2 , получим:
(hвак )макс = (0,75÷0,80)Z-H2, где Z и H2 указаны на чертеже.
При больших значениях H2 величина вакуума может получится отрицательной. Это будет указывать на то, что в данном случае вакуума в насаде не будет (будет иметь место положительное давление).
(vв)нас≈ 0,85