Прикладная гидрогазодинамика Сергель О.С. (1014106), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Внешний цилиндрический насадок представляет собой цилиндрическую трубку или сверление в толстой стенке длиной /=(2, 6)с/ без закругления входной кромки, Возможны два режима истечений,нз насадка: и н б (рис. 9.9). Режим и наблюдается при сравнительно малых напорах н, следовательно, око ростях истечения. Струя при входе в насадок сжимается.
Окруженная завихренной жидкостью, оиа постепенно расширяется тая, что 167 на выходе приобретает площадь поперечного сечения насадка. Поэтому коэффициент сжатия струи для этого режима равен единице и коэффициент расхода численно равен коэффициенту скорости чр=ер. Потери напора в цилиндрическом насадке в основном являются потерями на «удар» Борда †Кар между сечениями 2— 8. Осреднонные значения коэффициентов для этого режима при )се= (мтс(/Р) >10е следУющие: При истечении через внешний цилиндрический насадок (режим а) потери напора по сравнению с истечением через отверстие в Рнс.
9.9. Истечение через ннлнндрнчесние пасадин прн различных режимах: а-Еее сжеччи струи; б-с сжатием; е-еисл уреееиь> тонкой стенке возрастают в?,7, скорость истечения и, уменьшается примерно в 1,2 раза за счет возникновения до~пол~витальных потерь. Расход увеличивается в 1,35 раза за счет того, что на выходе отсутствует сужение струи. Это значит, что скорость жидкости и» в сечения 2 — 2 возрастает в 1,35 раза за счет снижения давления в этом сечении рз<рз и мы имеем здесь дело с «сосущим» действием цилиндрического насадка на режиме а.
,Переход истечения от режима а к режиму б. При увеличения напора а + ' ' ско~рость жидкости в сечении 2 — 2 1Ж увеличивается, а давление уменьшается. При некотором критическом значении напора ~яе-г / давление в сечении 2 — 2 до~ее Рз Он ер стигает давления паров, насыщающих пространство при данной температуре жндкостп (р,=де). При этом начинается кипение жидкости и режим истечения а переходит ~в режим б. Давление в сечении 2 — 2 сравнивается с рз и истечение становится точно таким же, как .истечение через отверстие в тонкой стенке„т.
е. скорость возрастает за счет уменьшения сопротивления, а расход уменьшается за счет сужения струи.. 168 Для определения критического напора примем р1=-рз и рз=р1. Составим уравнение Бернулли (7.25) для участка 2 — 3: сиз~„р, аи,,р, (изкр — изкр)' Р1+ — =Рз — — 6 2 2 ' 2 (9. 24) ррзкр — изкр)з где о ' ' — потери полного напора иа „удар' Борда — Карно на учзстке 2 — 8 при критическом режиме истечения а.
Подставив изкроз изкр в уравнение (9. 24) значения лз„„=- †' ' =- — и аз„р — р )7 2ймз„р, к получим Рз — Рк ~1кр" щтз [ — — 1 — ~ — — 1) ~ Принимая 2р=082; н=0,64, получим Рз- Р2 0,75щ' Прн истечении воды прн Т=293 К, и р1=рз=10з Н/мз и р2=24Х Х10з Н/мз О75ЛОз Ч,З1 Истечение под уро не|и ь ч ер ез цилиндр иче с кн й насадок (см. рис, 9.9,а). При увеличении напора сверх критического в насадке сохраняется режим истечения а, но возникает кавитация, вследствие чего козффициеит сопротивления растет н расход жидкости уменьшается. Недостатком 1виешнего цилиндрического насадка является неустойчивость режима истечения, т.
е, вазможность самопроизвольного уменьшения расхода при увеличении напора, а также повышенные гидравлические потери на режиме истечения а. При истечении из сопла Витошинского а=1, 1,=0,01 ... 0,1 ф=2а=- 3 =0,99 ... 0,95. Большие значения Ч1о г и 2)1о соответствУют большим числам Рейнольдса. Такие насадки обеспе- ик,ак чивают максимальную скорость истечении и расход в 1,5 раза больший, чем при истечении из отвер- 2,ак,н2 З стий в тонкой стенке. г Истечение через диффуз ор н ы й, т.
е. р а сширязощий- изоз ся насадок. Добавление к тонкой т стенке с отверстием диффузорного насадка (рис. 9.10, а) вызывает снижение давления рз~рз в минимальном сечении н соответствующее уве- иа Р2 Рнс. З.10. Насадки: к-днффузоркыа; 6 — конанннрокккныа личение скорости и расхода. Поэтому такие насадки называются сосущими. При неизменном диаметре отверстия с( и при небольшом напоре з, + ~' — ~' добавление днффузорного насадка может И ая увеличить расход жидкости в 2,5 раза (ф=2,5). При увеличении напора в узком сечении возможно возникновение кавитапии, приводящей к снижению расхода.
Наилучшие результаты дают диффузорные насадки при 8~8, При увеличении угла 8>8' возможен Рис. 9.!2. Сземз цеитробежяой форсун- ка Ряс. 9.! 1, Слив через доя- нос отверстие 170 отрыв течения от стенок, увеличение потерь и уменьшение расхода. Особенно хорошие данные имеют комбинированные насадки, соче- тающие сужающееся сопло и диффузор (рис. 9.10, б), в которых вихревая зона может быть исключена и потери сведены к мини- муму. Звдичя 9.6. Вода из горного озера подается по цизипдрнческой трубе само- теком.
Укажите, как увеязо1ячь рзсяод воды, ио изменяя диаметра трубы н ее по- ложения, Истечение жидкости при переменном напоре ч е р е з до п н о с о т в е р с т и е . Для случая, когда слив осуществ- ляется через относительно неболыпое отверстие Я!Я(г)«1 (рнс. 9.11),напор изменяется медленно н тогда истечение элементарного объема Я'= — 3(з)с!г можно рассматривать квк установившийся процесс, происходящий пря постоянной высоте столба жидкости з, Знак минус учитывает, что при принятом отсчете з от дна сосуда с(я<0. Для определения времени ! опорожнения всего сосуда выра- зим с(р по формуле (9.19) при рз=рз: зт"ьг= — Ю(з) тзн=ф8 )/ ЩФ.
Интегрируя в пределах от О! до текущего значения Н, получим и 1 ( Я (в)нг фЯ рг2~,' 1 И й Н, Для сосуда Я(н)=сопз1 имеем у= (1ГЙ вЂ” У'Й), 2Я (я! ф5 уг2й' Время полного опорожнения сосуда п~ри Н=б 28 (а) )н1 (3;з~н, ' (9. 25) Числитель (9.25) равен удвоенному объему жидкости в начальный момент, знаменатель — объемному расходу в начальный момент истечения. Следовательно, время полного опорожнения сосуда в два раза больше времени истечения того же объема прн постоянном напоре, равном начальному.
Ц е и т р а б е ж и а я фа р с у и к а. Центробежные фарсунки широка применяются для распыливания топлива в камерах сгорания ГТД н ЖРД. Центробежная форсунка состоит из камеры закручива~иня с сопловым отверстием на аси (рис. 9.12). Для тога, чтобы закрутить жидкость, ее подают в .камеру закручивания со скоростью и~ таигенц~иально по каналу, ась которого расположена на расстоянии )г от оси сопла. В камере жидкость вращается па инерции, т. е, созданный на входе секундный момент количества движения, если ие учитывать сил трения, остается постоянным до выхода из сопла Ои|Я=Оиэгв или из=-иД!гл. Этот закон сохранения момента количества движения (4.28) показывает, что окружная составляющая скорости жидкости на выходе из сопла из сильно возрастает, а в соответствии с уравнением Бернулли, давление уменьшается до давления среды, в которую впрыскивается жидкость.
Центробежные силы прижимают поток к стенкам сопла и образуют тонкую пленку жидкости толщиной г„— гл. Внутри этого кольцевого слоя жидкости образуется газовый вихрь, вращающийся под воздействием трения по законам вращения твердого тела (см. и. 3.6). Кроме вращения с окружной скоростью и, кольцевой слой жидкости движется вдоль сопла с поступательной скоростью аь Вылетая из сопла струя образует пад действием центробежных сил полый конус распыла (коническую пленку) с углом 9, величина которого определяется соотношением скоростей из и аз.
19 З=-и,~т,. С удалением от сопла диаметр пленки увеличивается, она утоньшается и распадается на мельчайшие капли, обеспечивая хорошее смссеобразоввние н сгорание. Теория центробежной фарсунки разработана проф. Г. Н. Абрамовичем (1]. Она позволяет определить коэффициент расхода ф в зависимости от размеров и формы фарсунки и располагаемого напора (19). Опредслеиие скорости и расхода несжимаемой жидкости по измерению давлений. Для определения расхода и скорости в трубопроводах используются дроосельные приборы: диафрагма, сопла и трубка Веитури (рис.
9.13). Расход н средняя скорость жидкости в трубопроводе определяются по измеренной дифференциальным пьезометром или другими мано- 171 метрами разности давлений до дроссельного прибора р! и сниженного давления р,во втором, поясе измерений. Запишем для участка 1 — 2 течения через диафрагму уравнение Бернулли (4.25) с учетом гидравлических потерь, равных Ь9иаа/2 и равномерности полей скоростей (сс!=аз=1): аи аи , е Р~+ =да+ — т~ — ° 2 2 2 Учтем несовершенное сжатие струи в соответствии с формулами (9.15) и (9.20) 5а=ано вместе с уравнением неразрывности и!Я! —— =изот,т.е. и!— - иаепо/5! и обозначая 5/Ю~ — -т, получим 2(р', — р,) п2 т !+г — вава а )а' Ф! Рс Рнс. 9.! 3.
днафрагна, сонно н трубка Вентура Однако, для определенности и удобства, давления измеряют не в сечениях 1 и 2, а .непосредственно перед диафрагмой р! и за ней р, где давления за счет действия дентробежных сил больше, чем р!' н рь,поэтому при переходе к р! и р и последнюю формулу вводится поправочный коэФФициент А Г2 (р! — р) (9. 26) р'! +; — а'„на Зг а и б =- Заико = акЯйиа = '" 5 'г' 2о (р, — р), (9. 27) ~/! ! „с2 где .4ак =2 — коэффициент расхода, тогда ! ! С ка" О =Ф Р'29 (Р— р) (9.
28) и средняя скорость в трубе и, = 61(9Я,). (9, 29) Если диафрагмы, сопла н расходомеры Вентррн выполнены и смонтированы в трубопроводе в строгом соответствии со стандар- !72 тами, то ани не требуют тарнровки и коэффициенты расхода ар в формуле (9.28) находятся в справочнике (12). В противном случае необходима тарнровка. Диафрагма наиболее проста и имеет наименьший размер, но вносит максимальные потери напора — бр, которые, в основном, являются потерями ва «удар» Барда — Карно при расширении струн ат Зе до Я!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
