Насадка Вентурі

Насадка Вентурі

Насадка зовнішня, Насадка Вентурі (рос. насадка внешняя (Вентури); англ. external mouthpiece (Venturi); нім. Aussenaufsatz m, Ausseneinsatz m, Venturi-Düse f) – циліндрична насадка, розміщена з зовнішнього боку стінки посудини (або водойми), з якої вона живиться. Коефіцієнт витрати зовнішньої насадки більший за коефіцієнт витрати внутрішньої при інших рівних умовах.

Історія розвитку

Джованні Баттіста Вентурі (11 вересня 1746 - 10 вересня 1822) - італійський вчений, відомий роботами в галузі гідравліки, теорії світла і оптики. Його ім'ям названо відкритий ним ефект зниження тиску газу або рідини зі збільшенням швидкості їх руху, а також труба Вентурі.

Народився в Біббіано, сучасник Леонарда Ейлера і Данила Бернуллі, учень Ладзаро Спаланцані.

У 1769 був посвячений у священика і в тому ж році призначений на посаду вчителя логіки в семінарію Реджо-Емілія. У 1774 став професором геометрії та філософії Моденского університету, через два роки - професором фізики.

Вентурі був першим, хто привернув увагу до особистості Леонардо да Вінчі як вченого, і зібрав і опублікував безліч робіт і записів Галілея.

Помер в Реджо-Емілії в 1822.

Теоретичні відомості

Насадки Вентурі, як і діафрагма, представляють деякі гідравлічні опори на шляху руху повітря і тому, щоб мати перед двигуном атмосферний тиск, в багатьох випадках в систему вводять додатково нагнітаючий вентилятор. Рідина, протікаючи через насадку Вентурі, спочату зжимається, а потім розширяється і заповняє всю трубку. Через це коефіцієнт Вентурі майже на 30% перевищує розхід.

Витратоміри перемінного перепаду тиску

Витратоміри перемінного перепаду тиску складаються з трьох елементів: звужуючого пристрію, диференціального манометра і з'єднувальних ліній з запірною і запобіжною арматурами. Застосовуються наступні стандартні звужуючі пристрої: діафрагма, сопла, сопла Вентурі і труби Вентурі. Для виводу основного рівняння розходу рідини, протікающої через звужений пристрій, використовується рівняння Бернуллі. Площина порівнянь проводиться по осі трубопроводу. Втрати напору між січенням не враховується В цьому випадку рівняння Бернуллі матиме вигляд

[math]\frac{{{p_{_1}}}}{{\rho g}} + \frac{{{\alpha _1}{\upsilon _1}^2}}{{2g}} = \frac{{{p_2}}}{{\rho g}} + \frac{{{\alpha _2}{\upsilon _2}^2}}{{2g}}[/math] (3.1)

Приймаючи до уваги a1 = a2 = 1,використовуючи рівняння нерозривності [math]{\upsilon _1}{\omega _1} = {\upsilon _2}{\omega _2}[/math] і враховуючи, що [math]\frac{{{p_1}}}{{\rho g}} - \frac{{{p_2}}}{{\rho g}} = h[/math]вирішується рівняння відносно v1:

[math]{\upsilon _1} = \frac{{\sqrt {2g} }}{{\sqrt {{{\left( {\frac{{{\omega _1}}}{{{\omega _2}}}} \right)}^2} - 1} }}\sqrt h[/math] (3.2)

Теоретична витрата в трубопроводі визначається за формулою

(3.3)

Рівняння залежить тільки від геометричних розмірів даного витратоміра і є постійною величиною:

(3.4)

Тоді рівняння витрати набуде вигляду

(3.5)

де С - постійна витратоміра.

При виведенні залежності (3.5) не враховувалися втрати енергії, тому фактична витрата буде меншою теоретичної. Ця невідповідність видатків характеризується коефіцієнтом витрати

(3.6)

Остаточна формула для визначення витрати приймає наступний вигляд:

(3.7)

де А - коефіцієнт витрати витратоміра,

(3.8)

Витікання рідини через отвори і насадки. Водозливи

Короткий патрубок, приєднаний до отвору в тонкій стінці, а так само коротка труба в товстій стінці, довжина яких не перевищує (3? 7d), називаються насадками.

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 (рис. 6.7), протягом рідини в насадці можна розділити на дві зони. Основна частина - це власне струмінь. Течія в області стиснутого перерізу (2-2), нестала. 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

Після підстановки значень визначається величина швидкості витікання через отвір при наявності насадка:

Як можна бачити, відбувається збільшення чинного напору на величину вакууму в області стиснутого перерізу. Якщо підставити значення вакууму для розглянутого зовнішнього циліндричного насадка hвак = 0,75 H, то величина швидкості витікання, а, отже, і витрати збільшиться в 1.32 рази, тобто на 32%.

При розгляді перерізів 1-1 і 3-3 будуть отримані формули. Так, на рис. 6.7 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 насадок мають такий вигляд:

Перелік посилань

http://www.ai08.org/index.php

http://edu.dvgups.ru/METDOC/ITS/GIDRA/GIDRAVL/METOD/AKIMOV/frame/3_1.htm

http://metadichka.ru/text/hydro1_6/page/2