Насадка Борда
Насадка Борда-(Насадка внутрішня) (рос. насадка внутренняя (Борда); англ. internal mouthpiece (Borda); нім. Inneneinsatz m, Borda-Inneneinsatz m, Innenaufsatz m) – круглоциліндрична насадка, розміщена з внутрішнього боку стінки посудини (або водойми), з якої вона живиться. Насадка Борда використовується для спорожнення резервуарів, коли з конструктивних міркувань не можна встановити насадок Вентурі .
Історія винекнення
Внутрішня насадка Борда названа на честь французького вченого, фізика та геодезиста Шарля Жан Борда (4.5.1733, Дакс, — 19.2.1799, Париж)Член Паризької АН. Служив офіцером у армії, потім на флоті. Визначив (1792) довжину секундного маятника в Парижі і знайшов спосіб точного визначення періоду хитання маятника. 1766р. запропонував внутрішню насадку для збільшення витрати рідини, яка витікає з судини, при заданому перерізі вихідного отвору. Довів що носить його ім'я теорему в гідравліці про удар струменя рідини чи газу. Розробив одну із систем вертикальних осей астрономо-геодезичних інструментів.
Витікання рідини через внутрішню насадку
[math]Q={{\mu }_{}}\omega \sqrt{2g{{H}_{c}}}[/math] (1)
де [math]{{H}_{c}}[/math] - напір на рівні центру тяжіння отвору
[math]{{\mu }_{}}[/math] - коефіцієнт витрат великого отвору
Формула (1) і значення [math]{{\mu }_{}}[/math] можуть бути застосовані для отворів будь-якої форми.
(рис.1)
Приєднання насадка до отвору того ж діаметру змінює характер перебігу. Це добре можна показати, застосовуючи рівняння Бернуллі до січень 1-1 і 2-2, а потім 1-1 і 3-3.Як можна бачити на (рис.1), потік рідини в насадці можна розділити на дві зони. Основна частина - це власне струмінь. Течія в області стиснутого перерізу (2-2), несталий. Воно виникає внаслідок того, що при видаленні повітря з цієї області на початку руху, тут утворюється зона розрідження. Величину вакууму легко вимірюють за допомогою вакуумметра будь-якої конструкції. Наявність вакууму всередині насадка, приєднаного до отвору, сприяє додатковому підсосу рідини і збільшення пропускної здатності отвори, що визначається за рівнянням Бернуллі для перерізів 1-1 і 2-2.
[math]{{Z}_{1}}+\frac{P1}{\rho g}+\frac{a1\nu _{1}^{2}}{2g}={{Z}_{2+}}\frac{P2}{\rho g}+\frac{a2\nu _{2}^{2}}{2g}+{{k}_{\omega 1-2}}[/math]
z1=H
p1=pa
[math]\rho[/math]=0
z2=0
p2=pa-[math]\rho[/math]ghвак
[math]hw=hr={{\xi }_{}}\frac{\nu _{c}^{2}}{2g}[/math]
Після підстановки значень визначається величина швидкості витікання через отвір при наявності насадка:
[math]{{H}_{1}}+\frac{{{P}_{a}}}{\rho g}=\frac{{{P}_{a}}}{\rho g}-\frac{\rho g{{h}_{}}}{\rho g}+\frac{a\nu _{c}^{2}}{2g}+{{\xi }_{}}\frac{\nu _{c}^{2}}{2g}[/math]
[math]{{H}_{1}}+{{h}_{}}=\frac{a\nu _{c}^{2}}{2g}+{{\xi }_{}}\frac{\nu _{c}^{2}}{2g}[/math]
[math]{{\nu }_{=\varphi \sqrt{2g(H+{{h}_{}})}}}[/math] (2)
Як можна бачити, відбувається збільшення чинного напору на величину вакууму в області стиснутого перерізу. Якщо підставити значення вакууму для розглянутого зовнішнього циліндричного насадка [math]{{h}_{}}[/math]=0,75Н, то величина швидкості витікання, а, отже, і витрати збільшиться в
[math]\sqrt{1,75}=1,32[/math] рази, тобто на 32%.
При розгляді перерізів 1-1 і 3-3 будуть отримані формули зі своїми коефіцієнтами. Так, на рис.1 видно, що струмінь на виході з насадка займає весь переріз патрубка, тобто стиск на виході відсутній і коефіцієнт стиснення Eн = 1. У тому випадку, якщо струмінь не доходить до стінок патрубка, вакуум в стислому перерізі не утворюється, насадок не працює, витікання відбувається через отвір, і збільшення витрат немає. Для створення умов роботи насадка його довжина повинна бути не менше трьох розмірів отвору.
Отже, розрахункові формули для насадков мають такий вигляд:
[math]{{a}_{}}=2\varphi \sqrt{2gH}[/math]
[math]{{Q}_{}}={{\mu }_{_{}}}{{\omega }_{}}\sqrt{2gH}[/math]
де [math]{{a}_{}}[/math] - коефіцієнт швидкості для насадка
[math]{{Q}_{}}[/math] - коефіцієнт витрати для насадка.
Так як Eн = 1, то коефіцієнти [math]{{a}_{}}[/math], [math]{{Q}_{}}[/math] рівні між собою. Значення коефіцієнтів залежать від виду насадків.
Для внутрішньої циліндричної насадки [math]{{a}_{}}[/math]=[math]{{Q}_{}}[/math]=0,71
