![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Основные теоретические положения. Насадкой называется короткий патрубок, присоединенный к отверстию в тонкой стенке, служащий для изменения скорости и расхода при истечении.
Насадкой называется короткий патрубок, присоединенный к отверстию в тонкой стенке, служащий для изменения скорости и расхода при истечении. Основные типы насадок: цилиндрические (внешние и внутренние), конические (сходящиеся и расходящиеся), коноидальные и комбинированные. В насадке поток состоит из двух самостоятельных частей: центральной, где частицы жидкости перемещаются только поступательно, и окружающей ее водоворотной зоны, где частицы жидкости совершают вращательное движение, а вся зона представляет завихренное пространство (рис. 7.1).
Завихренная зона образуется в результате изгиба линий тока, вызванного условиями входа жидкости в отверстие. Струя заполняет всё сечение насадка не сразу, а лишь на некотором расстоянии от входного отверстия. Зажатый в завихренной зоне воздух довольно быстро увлекается потоком, и на входном участке насадка образуется вакуум, величина которого зависит от скорости движения жидкости или по существу от напора. Вследствие разрежения (вакуума) жидкость подсасывается из резервуара; скорость протекания жидкости в отверстии возрастает ввиду увеличения полного напора, слагаемого из напора над центром тяжести входного отверстия и величины вакуума в сжатом сечении. Увеличение скорости протекания жидкости через входное отверстие и увеличение площади сжатого сечения вызывают увеличение расхода через насадок по сравнению с истечением через отверстия в тонкой стенке. Однако наличие насадка ведет и к некоторым дополнительным потерям напора, что несколько снижает скорости в выходном сечении. При сравнительно коротком насадке подсасывание жидкости, в связи с образованием вакуума, оказывает большее влияние на протекание жидкости, чем в какой-то море возрастающие гидравлические сопротивления в насадке; в конечном итоге расход жидкости через насадки увеличивается. При насадках длиной больше 40-50 диаметров эффект подсасывания не компенсирует гидравлические потери по длине насадка и расход жидкости через такой насадок оказывается равным или меньшим расхода через отверстие в тонкой стенке. Следует помнить, что насадок может работать полным сечением (за входным участком) только после предварительного заполнения жидкостью; это необходимо для того, чтобы прекратить поступление воздуха в сжатое сечение. Скорость V расход Q протекании жидкости через насадки определяются по тем же формулам, что и для отверстия в тонкой стенке, но со своими величинами коэффициентов скорости φ и расхода μ для каждого типа наладка.
Внешние цилиндрические насадки (рис. 7.2) Составим уравнение Бернулли для двух сечений: 1-1 по свободной поверхности в резервуаре и 2-2 по выходному сечению насадки. Плоскость сравнения А-А проведем через ось насадка
![]()
Таким образом, коэффициент сопротивления на входе составит:
Путевые сопротивления определяются по обычной формуле. Зная все составляющие, получаем суммарный коэффициент сопротивления для истечения жидкость через насадок Подставляя в формулу (7.1) значение
![]() где Так как жидкость вытекает из конца насадка полным сечением, то при определении расхода по выходному сечению коэффициент сжатия струи ε =1, а коэффициент расхода составляет:
![]() Из уравнений (7.2) и (7.3) видно, что при более коротких насадках φ, a следовательно μ будут увеличиваться, а при более длинных -уменьшаться. Минимальная длина насадка l, при которой после сжатия струи заполняется все сечение насадка и потери по длине становятся пренебрежимо малым ( Для определения величины вакуума составим уравнение Бернулли для двух сечений: сжатого cечения С-С и концевого 2-2 (рис. 7.1). Плоскость сравнения А-А проведем по оси насадка:
![]() В этом уравнении сумма коэффициентов сопротивления состоит только из коэффициентов внезапного расширения. Подставляя эти значения
![]() Если принять α = 1, а
![]() Формула (6) показывает, что разряжение, устанавливающееся в насадке, пропорционально действующему напору. При значениях φ = 0, 82, φ = 0, 64: Из уравнения видно, что в сжатом сечении струи будет вакуум, так как давление получается ниже атмосферного, а это вызывает «подсасывание» жидкости, увеличивая пропускную способность, что и является назначением цилиндрических насадок. Цилиндрические насадки устанавливают в теле дамб для прохода ливневой и талой воды, в теле небольших плотин для водосброса или промывки осадков, скопившихся перед плотиной. Внутренние цилиндрические насадки (рис. 7.3)
Конически расходящиеся насадки (рис. 7.4) Основной особенностью работы конически расширяющихся насадок является образование значительных разряжений в узком сечении. Из уравнения Бернулли при hпот . = 0 следует, что
Коэффициент расхода, отнесенный к выходному сечению насадки, имеет величину μ = 0, 45÷ 0, 50, а ε = 1. Во избежание отрыва струи от стенок угол расширения насадки не должен превышать некоторого предела (β = 6-70), зависящего от величины напора. Скорость выхода из расширяющегося насадка вследствие увеличения сечения выхода и увеличения коэффициента гидравлических сопротивлений сравнительно незначительна. Коэффициент скорости φ = 0, 45÷ 0, 50. Потери в конически расширяющейся насадке весьма велики ξ = 2, 95÷ 3, 0. Следовательно, отличительными особенностями расходящихся конических насадков являются значительный вакуум, большая пропускная способность, малые скорости выхода. Поэтому они применяют там, где требуется получение значительного вакуума, например, в эжекторах и инжекторах, а также там, где требуются малые скорости выхода, например, в дождевальных аппаратах, выходных элементах насосов.
Однако применение комбинированных насадок возможно лишь при небольших напорах (Н = 2 ÷ 4 м). При более высоких напорах в суженном месте возникает кавитация, что приводит к увеличению сопротивления и уменьшению расхода. График зависимости коэффициента расхода μ от напора Н приведен на (рис. 7.8).
![]() Анализ приложения 1 показывает, что наибольшая скорость; протекания жидкости характерна для коноидальной насадки, отверстия в тонкой стенке и конически сходящейся насадки. Максимальной пропускной способностью обладают насадки коноидальные и конически расходящиеся, поскольку площадь его - является основным параметром выходного отверстия - намного больше площади входного сечения. Относительно высокой пропускной способностью обладает и внешняя цилиндрическая насадка. Коническая сходящаяся насадка хотя и характеризуется большим коэффициентом расхода μ, но площадь выходного сечения у него значительно меньше площади входного отверстия, поэтому его пропускная способность невелика. Максимальной удельной кинетической энергией обладает струя жидкости, вытекающая из коноидальной насадки. Большую кинетическую энергию имеет также струя, вытекающая из круглого отверстия в тонкой стенке, и струя, протекающая через конически сходящуюся насадку. Несмотря на то, что пропускная способность внешней насадки значительно выше пропускной способности отверстия в тонкой стенке, кинетическая энергия струи жидкости, вытекающей через отверстие в тонкой стенке, несколько больше, чем у струи цилиндрической внешней насадки. Насадки конически расходящиеся отличаются минимальными значениями скорости и удельной кинетической энергией. Гидравлические сопротивления достигают наибольшей величины при истечении жидкости через конически расходящуюся насадку, а наименьшей - через коноидальную. Рассмотренные гидравлические характеристики насадок различных типов помогает ориентироваться при их выборе для практического применения.
|