Техноэнерг
Пятница, 22.09.2017, 05:39
Меню сайта

Форма входа

Категории раздела
Топливо - Теория горения. [224]
Высокотемпературные установки и процессы. [25]
Теплообменные установки и процессы. [56]
Котельные установки - конструкция и принцип работы. [47]
Устройство и эксплуатация оборудования газомазутных котельных. [63]
Металлургическое оборудование. [75]
Конструкции трубопроводной запорной арматуры. [59]
Объемные гидромашины и гидроприводы. [40]
Гидравлика. Гидравлические расчеты. [45]
Смазка оборудования. [49]
Оборудование пароконденсатных систем [20]
Справочник по сборке узлов и механизмов машин. [23]
Универсальные зажимные устройства токарных станков. [45]
Справочник металлиста [46]
Экономика. [21]

Поиск

Календарь
«  Февраль 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
29

Наш опрос
На чем держится наша Вселенная?
Всего ответов: 363

Статистика

Онлайн всего: 4
Гостей: 4
Пользователей: 0

Главная » 2016 » Февраль » 5 » Истечение жидкости через насадки при постоянном напоре.
18:41
Истечение жидкости через насадки при постоянном напоре.


французский интерьер кухни



Истечение через насадки при постоянном напоре

Внешним цилиндрическим насадком называется короткая трубка длиной, равной нескольким диаметрам без закругления входной кромки (рис. 1.83, а). На практике такой насадок часто получается в тех случаях, когда выполняют сверление в толстой стенке и не обрабатывают входную кромку (рис. 1.83, б). Истечение через такой насадок в газовую среду может происходить двояко. Схема течения, соответствующая первому режиму, показана на рис. 1.83, а к б. Струя после входа в насадок сжимается примерно так же, как и при истечении через отверстие в тонкой стенке. Затем вследствие взаимодействия сжатой части струи с окружающей ее завихренной жидкостью, струя постепенно расширяется до размеров отверстия и из насадка выходит полным сечением. Этот режим истечения называют безотрывным.
Так как на выходе из насадка диаметр струи равен диаметру отверстия, то е = 1 и, следовательно, (i = <р.

Сравнение с отверстием в тонкой стенке показывает, что при безотрывном истечении через цилиндрический насадок (первый режим - расход получается больше, чем при истечении через отверстие из-за отсутствия сжатия струи на выходе из насадка. Скорость же оказывается меньше вследствие значительно большего сопротивления.
Коэффициент (х расхода цилиндрического насадка при описанном (первом) режиме истечения жидкости в газовую среду зависит от относительной длины насадка lid и числа Re. На рис. 1.84 приведены опытные кривые зависимости от Re для разных l/d, на основании которых может быть рекомендована эмпирическая формула для коэффициента (х при первом режиме истечения:

Из формулы следует, что при Re -v оо р, = ртах = 0,813. Минимальная относительная длина насадка l/d, при которой может реализоваться первый режим истечения, равна приблизительно
единице. Однако и при достаточном значении lid не всегда возможен этот режим.
Найдем давление внутри насадка и условие, при котором возможен первый, безотрывный режим истечения.
Пусть истечение жидкости происходит под действием давления р0 в среду газа с давлением р2. Расчетный напор при совершенном сжатии (это понятие применимо и для насадков) в этом случае

Следовательно, при Н > //кр давление pt должно было бы стать отрицательным, но отрицательных давлений в жидкости практически не бывает, поэтому и первый режим истечения при Н > //кр делается невозможным. Опыт это подтверждает и показывает, что при Н ^ //„р происходит внезапное изменение режима истечения, переход от первого режима ко второму (см. рис. 1.83, в).
Второй режим истечения характеризуется тем, что струя после сжатия уже не расширяется, а сохраняет цилиндрическую форму и перемещается внутри насадка, не соприкасаясь с его стенками. Истечение становится точно таким же, как и из отверстия в тонкой стенке, с теми же значениями коэффициентов. Следовательно, при переходе от первого режима ко второму скорость возрастает, а расход уменьшается благодаря сжатию струи.
Если через описанный насадок происходит истечение воды в атмосферу, то
Якр = Ра/(0,75р^) = 10,33/0,75 14 м.
Когда давление рип насыщенных паров истекающей жидкости соизмеримо с давлением р2 среды, в которую происходит истечение, и пренебречь величиной рип нельзя, в формуле (1.134) следует принять Pi — р„ п. В результате вместо формулы (1.135) для критического напора получим
#нР = (Рг ~ Ри. п)/(0,75рg).
Если после перехода от первого режима истечения ко второму уменьшить напор Н, то второй режим будет сохраняться вплоть до самых малых Н. Это значит, что второй режим истечения возможен при любых напорах, и, следовательно, при Н < #кр возможны оба режима.
При истечении через цилиндрический насадок под уровень первый режим истечения не будет отличаться от описанного выше. Но когда абсолютное давление внутри насадка благодаря увеличению Н падает до давления насыщенных паров, перехода ко второму режиму не происходит, а начинается навигационный режим, при котором расход перестает зависеть от противодавления р2, т. е. получается эффект стабилизации, описанный выше (см. п. 1.23). При этом чем меньше относительное противодавление р2/р0 = Рвых/Рвх = р, которое является критерием кавитации, тем шире область кавитации внутри насадка и тем меньше коэффициент расхода р.
Таким образом, при истечении жидкости через внешний цилиндрический насадок под уровень коэффициент |х является функцией трех безразмерных критериев, а именно
fx = / (Z/d, Re, р).
Результаты новых экспериментальных исследований этого случая истечения, проведенных В. М. Фомичевым и др., представлены в безразмерных координатах на рис. 1.85. На рис. 1.85, а даны зависимости р. от Re при l/d = 3 для ряда значений р, начиная от р » 0 и до р > ркр, где ркр — критическое значение р, соответствующее началу кавитации и, следовательно, критерию икр (см. п. 1.23). На рис. 1.85, б показаны области кавитационных и безкавитационных режимов истечения через насадки с l/d = 3; 5 и 10. Увеличение ркр при возрастании Re объясняется уменьшением коэффициента е сжатия струи внутри насадка, т. е. увеличением степени сжатия, а уменьшение р,!р при увеличении l/d происходит из-за возрастания давления в сжатом сечении вследствие увеличения потерь на трение по длине насадка.
Таким образом, внешний цилиндрический насадок имеет существенные недостатки: на первом режиме — большое сопротивление и недостаточно высокий коэффициент расхода, а на втором — очень низкий коэффициент расхода. Недостатком является также двойственность режима истечения в газовую среду при Н < Якр, а следовательно, двузначность расхода при данном Н и возможность кавитации при истечении под уровень.
При использовании цилиндрического насадка (сверления в толстой стенке), например, в качестве жиклеров, дросселей или форсу¬нок эти недостатки следует учитывать или улучшать насадок.

Рис. 1.85. Зависимости для внешнего цилиндрического насадка при истечении под уровень

Внешний цилиндрический насадок может быть значительно улучшен путем закругления входной кромки (см. штриховые линии на рис. 1.83) или устройства конического входа с углом конусности около 60° (см. жиклер на рис. 1.75). Чем больше радиус закругления, тем выше коэффициент расхода и ниже коэффициент сопротивления. В пределе при радиусе кривизны, равном толщине стенки, цилиндрический насадок приближается к коноидальному насадку, или соплу.
Коноидальные насадок, или сопло, (рис. 1.86) очерчивается приблизительно по форме естественно сжимающейся струи и благодаря этому обеспечивает безотрывность течения внутри насадка и параллельноструйность в выходном сечении. Это весьма распространенный насадок, так как он имеет коэффициент расхода, близкий к единице, и очень малые потери (коэффициент сжатия е = 1), а также устойчивый режим течения без кавитации.
Значения коэффициента сопротивления те же, что и при плавном сужении (см. п. 1.32), т. е. £ = 0,03 -f- 0,1 (большим Re соответствуют малые £ и наоборот). В соответствии с этим [X = ф = 0,99 + 0,96.

Диффузорный насадок представляет собой комбинацию сопла и диффузора (рис. 1.87). Приставка диффузора к соплу влечет за собой снижение давления в узком месте насадка, а следовательно, увеличение скорости и расхода жидкости через него. При том же диаметре узкого сечения, что и у сопла, и том же напоре диффузорный насадок может дать значительно больший расход (увеличение до 2,5 раза), чем сопло.
Такие насадки применяют в том случае, когда заданы диаметр узкого сечения и напор и требуется получить возможно больший расход. Однако использовать диффузорный насадок можно лишь при небольших напорах (// = 1-4 м), так как иначе в узком месте насадка возникает кавитация. Следствием кавитации являются увеличение сопротивления и уменьшение пропускной способности насадка.
На рис. 1.88 показано падение коэффициента расхода диффузорного насадка с увеличением напора вследствие кавитации, возникающей в узком месте насадка при истечении воды в атмосферу.


Приведенная кривая получена в результате испытания диффузорного насадка, обладающего наивыгоднейшими углом и степенью расширения, которые обеспечивают наибольший коэффициент расхода.
Внутренний цилиндрический насадок, или насадок Борда, изображен на рис. 1.89. Там же схематически показаны два режима истечения, аналогичные режимам истечения через внешний цилиндрический насадок; очертания струи при первом режиме показаны сплошными линиями, а при втором — штриховыми. Так как частицы жидкости приближаются к входному отверстию насадка из всего прилежащего объема, а некоторые из них, попадающие на периферию струи, изменяют направление своего движения на 180°, то степень сжатия струи в данном насадке больше, а коэффициент е меньше, чем во внешнем цилиндрическом насадке. Значение е в этом случае при истечении идеальной жидкости может быть получено на основании теоремы Эйлера об изменении количества движения (см. п. 1.15). Применим эту теорему к фиксированному объему в виде кругового цилиндра A BCD, соосного с насадком, и с основанием CD, достаточно удаленным от насадка (где v = 0). Пренебрегая толщиной стенки насадка, на основании указанной теоремы при втором режиме истечения получим

Этому значению е соответствуют значения коэффициентов расхода р. = 0,71 и потерь £ =1, что подтверждается опытами при первом режиме истечения и больших числах Рейнольдса.


Категория: Гидравлика. Гидравлические расчеты. | Теги: жидкость, насадка, коэффициент, расход
наука нормы правила классификация характеристики Характеристика температура расчет схемы газ теплота размеры параметры вода энергетика трубопровод оборудование смазка требования схема конструкция устройство масло котел Топливо технология пар жидкость давление насос
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017