Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика), страница 9

При истечении маловязких жидкостей через круглое отверстие в тонкой стенке с острыми кромками можно принимать гр = 0,97 —:0,98. Коэффициент сжатия струи 1 е= —, где Я вЂ” измеренный расход жидкости через отверстие; Яг — теоретический расход, вычисленный по выражению чl 2Ьр Я.=гт,7=7 у р На рис. 17 приведен опытный график зависимости коэффициента расхода р для круглого отверстия с острыми кромками от Ке.

Наблюдающееся здесь резкое повышение коэффициента )ь при малых Яе (Ке с т 100) обусловлено ростом коэффициента скорости гр. В этой зоне Ве роль вязкости настолько велика и торможение скорости потока у кромок отверстия столь значительно, что сжатие струи практически отсутствует (в ~ 1), в соответствии с чем коэффициент )ь повышается примерно пропорционально росту тке. Некоторое понижение р, начиная с Ке ) 500 до !се = 10а, обусловлено..уменьшением при этих Ве коэффициента сжатия е.

2 т. м. ванно 1 4а где 7', ' ) — площадьсечеиияструив ка узком (сжатом) ее месте; ) — площадь сечения отвер- др стия. Сжатие струи обусловлено тем, 47 что частицы жидкости подходяг к отверстию по криволинейным траек- Рис.!7. Зависимость коэффициента раскола ториям, Вследствие этого струя при для круглого отверстия в тонкой станка с остистечении из отверстия отрывается у входной острой кромки от стенки и на некотором расстоянии от него сжимается, в результате чего площадь сечения струи в узком ее сечении меньше площади сечения отверстия. При турбулентном режиме истечения маловязких жидкостей (о = 10сн —:60 сот; Ве ) 50) из круглого отверстия небольшого сечения коэффициент сжатия струи можно принять для приближенных расчетов постоянным: е = 0,64.

В соответствии с этим коэффициент расхода для этих распространенных значений гр и е можно привять равным р = <ре = 0,62. Это значение может быть рекомендовано при практических расчетах распространенных режимов истечения через отверстия в тонкой стенке с острыми кромками. Точное значение коэффициента расхода р для конкретного отверстия и це определяется проливками по формуле "= 0,' При выполнении на входных кромках фасок или закруглений с относительной глубиной пЫ = 0,2 —:0,4, где е( и и — диаметр и высота фаски, коэффициент расхода при Ке > 100 повышается до р = 0,8.

При закруглении входных кромок радиусом г — г( и 50 ( Ве (2 104 сжатие струи практически устраняется, ввиду чего коэффициент расхода повышается до р = 0,95. Притупление (закругление) кромок отверстия может произойти в результате их износа в эксплуатации.

Коэффициент расхода через диафрагму фактически не зависит от того, происходит ли истечение из отверстия в атмосферу (незатопленное отверстие) или в пространство, заполненное жидкостью (затопленное отверстие) под атмосферным давлением. д! г) д) г1 а/ д) Рнс. И. Схемы насаднов Приведенное выше значение коэффициента р справедливо лишь для совершенного сжатия струи, которое имеет место в тех случаях, когда отверстие находится на таком расстоянии от боковых стенок сосуда (трубопровода), что последние не оказывают влияния на характер формирования струи, а следовательно, и на характер истечения. Практически сжатие струи будет совершенным, если расстояние от стенок сосуда до отверстия не меньше утроенного диаметра отверстия.

При меньшем же расстоянии стенки частично направляют струю жидкости при подходе к отверстию, ввиду чего она с>кимается в меньшей степени, чем при истечении из резервуара неограниченных размеров. В результате этого коэффициент сжатия, а следовательно, и коэффициент расхода повышаются. Для распространенного в практике случая установки дроссельной диафрагмы в трубе расходомерного устройства (см. рис. 16, б) расход жидкости через диафрагму где О и с( — диаметры сечения трубы и дроссельного отверстия в диа- фрагме; Лр и р — перепад давления жидкости и ее плотность. Течение жидкости через насадки. Насадками называют короткие трубы с постоянным или меняющимся сечением по длине. Насадки применяются в гидросистемах, когда требуется обеспечить требуемые энергетические характеристики системы или же сформировать по заданному закону струю вытекающей из насадка жидкости.

В практике распространены внешние цилиндрические насадки или насадки, выходя|цие из резервуара наружу (насадок Вентури), показанные на рис. 18, а и рис. 16, в. При зЯ ) 2,5 — 3 сжатие струи на выходе из насадка отсутствует, т. е.

в = 1 (струя касается выходных кромок отверстия), а следовательно, диаметр сечения струи равен диаметру отверстия, в соответствии с чем )х = ~р. Однако при этом скорость потока жидкости несколько уменьшается вследствие действия вязкостного сопротивления, ввиду чего 34 коэффициент ~р будет меньше, чем при истечении через отверстие в диафрагме; кроме того, коэффициент ~р прн этой длине насадка будет несколько зависеть ог Ре.

Г1рактически значения коэффициентов )г и у в случае маловязких жидкостей можно принимать для насадков равными р = ч~ = 0,82. Следовательно, расход жидкости через внешний цилиндрический насадок превышает расход через отверстие того же диаметра в тонкой стенке приблизительно на 20)4. При повышении перепада давления в насадке расход через него увеличивается, а давление в сжатом сечении струи понижается. Однако при достижении некоторого перепада и соответственно некоторого давления, при котором возникает кавитацня жидкости, расход через насадок стабилизируется н дальнейшее повышение перепада давления не вызывает увеличения расхода. Роль насадка в гидросистемах машин обычно выполняют отверстия в толстых стенках гидроагрегатов (см.

рис. 16, в), если толщина стенки больше диаметра Ы отверстия в 2,5 — 3 раза. Рассматриваемый цилиндрический насадок (или соответственно отверстие в стенке корпуса гидроагрегата) может быть улучшен путем закругления входной кромки (см. рис. 18, в), причем с увеличением закругления коэффициент расхода повышается. Если же очертить насадок по контуру поверхности струи, вытекающей в отверстие, то сжатие струи сведется до минимума. Подобный насадок, называемый коноидальным, обеспечивает коэффициент расхода, близкий к единице, и устойчивый режим истечения.

Вследствие сложности выполнения коноидального насадка его очертание в практике заменяют очертанием по дуге круга (см. рнс. 16, г), причем в пределе, когда радиус г кривизны входной кромки равен толщине з стенки, подобный цилиндрический насадок практически превращается в коноидальный. Значения коэффициентов р и ~р в случае плавного закругления входных кромок можно принимать в зависимости от йе равными: р = Ч~ = 0,98 —: —:0,96, причем более высоким Ке соответствуют меньшие значения коэффициента р и наоборот.

Применяют также насадки, входящие внутрь резервуара (насадок Борда, см. рис. 18, б). Течение жидкости в этом насадке аналогично течению во внешнем насадке, однако условия входа жидкости несколько ухудшены вследствие большой кривизны изгиба линий тока, поэтому коэффициент расхода этого насадка меньше (р = 0,72), чем внешнего насадка. В гидросистемах машин применяются как насадки Вентури, так и насадки Борда. В частности, насадки Борда применяются в заборных устройствах баков гидросистем„в которых для устранения попадания в заборный штуцер механических частиц с большой плотностью предусматривается некоторый невырабатываемый объем жидкости. Помимо цилиндрических внешних насадков применяются конические сходящиеся (конфузоры, рис.

18, г) и расходящиеся (диффузоры, рис. 18, д) насадки. Сходящиеся насадки„обеспечг)вающие минимальные потери давления, нашли применение в гидроусилителях типа <струйной трубки», а также в технике для образования пожарных и гидромониторных струй и пр. С точки зрения обеспечения наименьших потерь давления и экономии мощности наилучшие результаты обеспечивают коноидальные сходящиеся насадки (см.

рис. 16, г и 18, е). Коэффициент расхода этих насадков зависит от угла а, с увеличением которого он повышается, достигая при а =' 45' значения р = 0,96 †: 0,98. Расходящиеся насадки (см. Рис. 18, д) применяются в тех случаях, когда требуется получить большие расходы при малых перепадах давления и сечениях канала. Кроме того, они применяются, когда требуется преобразовать кинетическую энергию потока в энергию пьезометрическрго давления, что требуется, например, в эжекторах, диффузорах и т. п. Угол конусности.а насадка обычно равен 14'. При более высоких углах возможен отрыв потока жидкости от стенок насадка, в результате чего расход уменьшается.

Гидравлическая проводимость местного сопротивления. Расход жидкости через местное гидравлическое сопротивление часто также выражается через гидравлическую проводимость проходного сечения. На основании уравнения (20) можем написать (поправкой на разность скоростных давлений в контрольных точках пренебрегаем) (21) ! )с'„=- —. — гидравлическое сопротивление местного сопротивления; ч/ 2 К = )11 ь' — — гидравлическая проводимость рассматриваемого местного сопротивления (гидроэлемента); 1 р = = и ь — коэффициенты расхода и сопротивления. Расчет соединений местных сопротивлений. При ламинарном потоке гидроцепи рассчитываются аналогично электрическим цепям. бРа вре а) б/ Рис.

19. Соединения местных сопротиалений: а . последовательное; б — параллельное В случае посведоватпельново соединения и сопротивлений расход жидкости сохраняется на всех участках неизменным Я = сопз1), а потери давления на этих участках суммируются, т. е. эквивалентное гидравлическое сопротивление нескольких последовательных сопротивлений К1 равно сумме этих сопротивлений (рис. 19, а). Для ламинарного режима течения эти потери л1Рна = Е Лрс где Лра — потери давления в одном сопротивлении. Характерным примером последовательного расположения сопротивлений является многошайбовый (пакетный) дроссель (см.