Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Для случаев истечения маловязких жидкостей при Ке ) 50 иэ круглого отверстия в стенке (боковые стенки резервуара не влияют на направление потока жидкости) к отверстию коэффициент сжатия струи можно принять (для приближенных расчетов) постоянным и равным е = 0,64. Коэффициент расхода р для конкретного типа отверстия и числа Рейнольдса определяется экспериментально путем проливок. Значение его вычисляется по выражению р=~ где () — намеренный расход жидкости через отверстие; Ч вЂ” теоретический расход, вычисленный по вырахгению (75) На рис.
37 покаэана экспериментальная кривая а эависимости коэффициента р от числа Ве для маловяэкого мсюла АМГ-10. сс На рис. 37 видно, что коэффициент расхода сначала повышается почти пропорционально увеличению Ке, что обусловлено повышением при этом коэффициента ~р, аначение которого длв мало- вязкой жидкости типа воды может повыситься до 0,97. По достижении некоторого максимального для данной жидкости эначения коэффициент )х понижается и при некоторой величине Ве практически стабилизируется (р ж 0,62 - 0,64). Эта стабилизация обусловлена тем, что при истечении жидкостей небольших вязкостей, которое происходит при достаточно высоких числах Ке, имеет место аначительное сжатие струи и весьма небольшое гидравлическое сопротивление, ввиду чего величина коэффициента )г в этом случае определяется в основном сжатием струи, которое при некотором значении Ке практически стабильно.
При малых значениях Ке влияние вяакости настольно велико н торможение у кромки столь эначительно, что струя почти не сжимается (а = т), а следовательно, ~р ж и. Расход жидкости в этой эона пропорционален напору в первой степени, а следовательно, коэффициент расхода практически пропорционален числу Ке. Ввиду того, что эта зона характерна нестабильным значением коэффициента р, ее следует по возможности избегать. Поскольку коэффициент )г по достижении неко|орой величины Ве фактически стабилизируется, расход жидкости при числах Ве, превышающих это аначение, практически не эавнсит от вяэкости экидкости.
Благодаря этому представляется возможным создать дроссели, обеспечивающие постоянный расход в широком температурном диапазоне (см. стр. 398). Однако коэффициент расхода и зависит от формы входных кромок н от полноты сжатия струи. При выполнении на входных кромках фасок или закруглений относительной глубины ЬЫ = = 0,2 —: 0,4 коэффициент расхода повышается до 0,82. При закруглении входных кромок радиусом г ж Ы и 50 < Ве < 2 10э сжатие струи устраняется и отверстие полностью заполняется жидкостью, ввиду чего коэффициент расхода повышается до 0,95 — 0,96. Острые кромки отверстия обычно быстро разрушаются (аатупляются) в результате кавитационной эроаии, что сопровождается изменением коэффициента расхода. Для снижения этого раэрушения дроссельные шайбы изготовляют иа металлов, стойких к окислению. Коэффициент расхода при неполном сжатии струи.
В машиностроении широко применяются дроссельные диафрагмы, в которых на формирование струи оказывает влияние блиэость боковых стенок. Эти стенки частично направляют струю жидкости при подходе к отверстию, вследствие чего по выходе иа отверстия она сжимается в меньшей степени, чем при истечении иа резервуара неограниченных размеров, В реэультате этого коэффн- циент сжатия, а следовательно, и коэффициент расхода повышаются. При истечении маловязких жидкостей через круглое отверстие, расположенное в центре диафрагмы, коэффициент сжатия е1 при неполном сжатии струи вычисляют по эмпирическому вы- ражению е, = е+ 0,37( — ), (76) где д и Р— диаметры отверстия и поперечного сечения трубопровода; е — коэффициент сжатия при полном (совершенном) сжатии (можно принимать для реальных условий е = 0,64).
Расход жидкости через диафрагмы в трубе расходомерного устройства вычисляют по выражению (77) где )) и д — диаметры сечения трубы и дроссельного отверстия в диафрагме; Лр и р — перепад давления жидкости и ее плотность. Ниже приведены практические данные по коэффициентам сжатия е и расходу (в для случая установки дроссельной шайбы в трубе (см.
рис. 36, б) при различных аначениях отношения в  — (где д и Р— диаметры отверстия и трубы). 87 Истечение в среду с противодавлением. Величина коэффициента расхода через отверстие в диафрагме фактически не зависит от того, происходит ли истечение из отверстия в атмосферу (незатопленное отверстие) или в пространство, заполненное жидкостью (затопленное отверстие) под атмосферным давлением. Однако при истечении в среду с противодавлением коэффициент расхода р выше, чем при истечении в среду с атмосферным давлением. На рис.
37 представлены результаты опытов по истечению ;кидкости АМГ-10 с вязкостшо при ~ = 30' С, равной = 0,15 смэ/сел, через дроссельную шайбу с диаметром отверстия б = 0,98 мм н относительной длиной канала — =1,5, где е— длина канала (толщина шайбы), под уровень жидкости при противодавлениях р„„= 5; 15 и 40 кГ/см' и беа противодавления. (кривая а); требуемый диапазон чисел Рейнольдса был получен путем подбора перепада давлений на дроссельной шайбе, величина которого изменялась от 0,1 до 200 кГ/см'.
Из приведенного графика следует, что повышение противо- давления среды, в которую происходит истечение, сопровождается повышением коэффициента р при том же перепаде давления на дроссельной шайбе. Наблюдавшееся в этих условиях повышение коэффициента р является, по-вндимому, следствием утолщения (раздавливания) под действием противодавления струи при проходе ею входных кромок отверстия и соответственно — повышения коэффициента сжатия з; при известной величине противо- давления струя утолщается настолько, что она будет касаться не только входных, но и выходных промок отверстия (з = 1), в результате чего отверстие приобретает свойства цилиндрического насадка (см. стр. 89). При отверстиях с очень малой относительной длиной †„ = 0,2 подобный эффект при испытанных противодавлениях не наблюдался и коэффициент расхода при всех испытанных противодавлениях (до 40 кГ/см') сохранялся таким же, как и при истечении в среду с нулевым давлением.
Рассмотренная зависимость должна быть учтена прн расчете дросселей, состоящих нз пакета дроссельвых шайб междроссельные каыеры которых находятся под давлением. ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ НАСАДКИ Насадками называют короткие отрезки трубы с различной формой живого сечения и постоянными или меняющимися раамерами сечения по длине. Насадки применяются в гидравлических системах, когда требуется сформировать по заданному закону поток (струю) вытекающей из него жидкости или обеспечить требуемые энергетические характеристики. Насадки имеют практический стабильный коэффициент расхода, поэтому они широко применяются в качестве измерителей расхода, вытесняя из измерительной техники диафрагмы, кромки отверстий которых быстро притупляются вследствие износа абразивными частицами и коррозии, что, в свою очередь, сопровождается изменением коэффициента расхода.
Распространенными являются цилиндрические насадки, выходящие иа резервуара наружу (насадок Вентури) (рис. 38, а) н входящие внутрь резервуара (насадок Барда) (рис. 38, б). При истечении жидкости через внешний цилиндрический насадок (короткая труба длиной з, равной нескольким диаметрам Н ее отверстия (з ~ (3 —: 4) И] без закругления входной кромки) илн через отверстие, выполненное в стенке корпуса гидроагрегата соответствующей толщины, расход я<идкости прн этом же диаметре больше примерно на 30%, чем при истечении через отверстие в тонкой стенке.
Роль насадка в гидросистемах машин обычно выполняют отверстия в стенках гидроагрегатов (см. рис. 36, в), если толщина стенки больше диаметра д отверстия в 3 — 4 раза. Увеличение расхода при истечении жидкости иа насадка обусловлено тем, что струя на выходе из насадка не сжиз) К! 0 д) е/ *гас. 38. Схемы насадков мается (струя касается также и выходных промок отверстия; см. рис. 36, в), а следовательно, диаметр сечения струи на выходе равен диаметру бтверстия, в соответствии с чем р = ~р. Однако при атом скорость потока жидкости несколько уменьшается вследствие наличия вяакостного сопротивления, а следовательно, коэффициент ~р будет меньше, чем при истечении через отверстие диафрагмы; кроме того, он будет зависеть от вявкости жидкости.
Практически значения коэффициентов р и ~ для распространенных в гидросистемах жидкостей и режимов истечения можно принимать для внешнего и цилиндрического насадка равными р = <р = 0,82. Следует указать, что вследствие понижения давления в сечении насадка с сжатой струей в нем выделяются пузырьки воздуха, в результате чего в жидкость попадает воздух, причем жидкость, вытекающая иа насадка, приобретает мутный цвет. Течение жидкости во внутреннем насадке (см. рис. 38, б) аналогично течению во внешнем, однако условия входа жидкости несколько хуже вследствие большего изгиба линий тока, поэтому коэффициент расхода этого насадка меньше, чем внешнего, и равен примерно 0,72.
Этн насадки применяются в заборных устройствах баков гидросистем, в которых в целях устранения попадания в заборный штуцер механических частиц с большим удельным весом предусматривается некоторый невырабатываемый объем жидкости. Расход жидкости через цилиндрический насадок (или соответственно через отверстия в стенке корпуса гидроагрегата) может быть увеличен путем закругления входной кромки (рис. 38, г).
Коэффициент расхода при закругленных кромках достигает )» = 0,90 —; 0,95. С увеличением перепада давления и уменьшением сечения такого насадка коэффициент расхода повышается. Коэффициент расхода повышается также с увеличением радиуса закругления. Если очертить насадок по контуру поверхности втекающей струи в отверстие, то сжатие струи сведется до минимума. Подобный насадок, называемый коноидальным, обеспечивает коэффициент расхода, близкий к единице, и устойчивый режим истечения с правильной формой струи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
