Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 20
Текст из файла (страница 20)
ьир Не Влияние эксцентричности щели. В реальных гидроагрегатав плунжер (поршень) занимает относительно цилиндра эксцентрич- Для выражения закона течения ньидкости з безраамерной форме введем понятие гидравлического радиуса для а! ф кольцевой щели, под котбРкс. 40. Расчетцые схемы течения рым будем понимать отноше- жкдк ости: нне удвоенной площади пол — цьццьцтрцц л кольцевая щь; ь — ьцщ перечного сечения потока к цьцтрцчяая лольцеьья щьль смоченному периметру. Для кольцевых щелей гидравлический радиус в этом случае равен ширине щели (номинальной величине зазора) г.
В соответствии с этим число Рейнольдса для кольцевой щели определится по формуле ли лир Ве = — = —. я и ное положение. Учитывая, что абсолютная величина зазора з в рассматриваемых агрегатах ничтожно мала по сравнению с вели- чинами диаметров плунжера и цилиндра, можем приближенно написать (см.
рис. 40, 6). а=г1+е сов~у — г=г(1+соавтор), а — величина радиального зазора для положения, соответствующего углу ер; е — эксцентрицитет; е з = — — относительный эксцентрицитет; е е =  — г — величина радиального зазора при концентричном расположении плунжера и цилиндра; Л и г — радиусы цилиндра н плунжера.
Выделив элемент зазора шириной Мер и рассматривая его как плоскую щель, можно записать с учетом уравнения (91) выражеяие для элементарного расхода И~ = иагг) ~р =,~ егйр = —,," е' (1 + е соз ~р)а гйр «2, й !2кь Проинтегрировав, получим расход жидкости через зазор.' вв= Р'' 'х (1+асов~у) е6р=" ' (1+~/,е~)=()(1+~/~е), 12вЬ,1 12рЬ о где вв' — расход при соосном расположении плунжера. Учитывая, что максимальное значение эксцентрицитета е равно номинальному радиальному зазору е, можно написать 2,баями/ев г =- 2,5(), (94) где в), — расход жидкости при максимальном значении эксцентрицитета.
Отсюда перепад давления для максимального эксцентрицитета 12Р г 0в 2,5Мев ' (95) 4 т, м, Вмзта Из сравнения выражений (90) и (94) видно, что расход утечек жидкости при максимальной эксцентричности плунвкерз и втулки превышает в 2,5 раза расход прн концентричном их положении.- Так как в соединениях, применяемых в гидроагрегатах, эксцентричность практически определить невозможно, расход жидкости через щель будет находиться в пределах величины устанавливаемой для концентрнчной щели и щели, получаемой при максимальном эксцентрицитете осей плунжера н цилиндра. В уравнениях (90) — (94) предполагалось, что щель параллельна и не изменяется под давлением жидкости и что вяакость жидкости остается постоянной по всей ее длине, поскольку в реальных условиях в некоторых местах щель может расширяться и сужаться, в связи с чем утечки могут значительно отличаться от расчетных значений. Например, даже при очень небольшом расширении щели по направлению утечек (угол конусности щели равен 7') величина утечек может повыситься против расчетного значения в 2 — 3 раза.
Фактический расход с учетом среднего размера щели принимают на 30 — 40% меньше расчетного. Облитерации капиллярных щелей. На течение жидкости в узких (капиллярных) щелях влияют граничные условия, обусловленные в основном силами молекулярного взаимодействия, воаникающими на границе раздела жидкой и твердой фаз. Под воздействием их на стенках щели происходит адсорбция полярно-активных молекул жидкости с образованием на них через некоторое время фиксированных граничных слоев, имеющих аномальную вязкость, отличающуюся по величине и свойствам от объемной вязкости. В частности н~идкость, образующая этот слой, приобретает свойство упругой прочности на сдвиг.
В результате обрааования этого слоя утечка жидкости через щель будет вследствие уменьшения живого ее сечения переменной по времени, уменьшаясь с течением времени пребывания щели под перепадом давления. При очень же малых размерах щели утечка по истечении некоторого времени может полностью прекратиться. Следовательно, в основе процессов герметизации капиллярных щелей лежат явления, происходящие на границе твердых фаз и покрывающих их тонких слоев жидкости, на которые нельзя распространить ааконы классической гидродинамики. Эти законы гидродинамики справедливы лишь для сечения потока, несоизмеримо большего в сравнении с радиусом действия поля твердой фазы (металла), порядок величины которого обычно составляет от десятых долей микрона до 1 мк. В каналах же, размеры которых одного порядка величин с радиусом действия поля твердой фазы, объемный эффект может полностью исчезнуть, а процесс течения жидкости определится свойствами жидкости в граничном ее слое.
Эти свойства граничных слоев определяются в основном не объемными структурными и физико-химическими свойствами молекул, а влиянием на них межфазного силового поля вблизи твердых стенок и взаимодействием молекул друг с другом и с полем этих стенок. Рассматриваемое фиаико-химическое явление заращивания капиллярных каналов — так называемая облитерация этих каналов интенсифицируется отложением на их поверхностях смол, рыхлых скоплений загрязнений и иных компонентов рабочей жидкости, являющихся структурно измененными элементами жидкости и суспензии твердых частиц загрязнителя различной степени дисперсности. Эти смолистые вещества и вязкие включения способ- ствуют также удержанию в щели твердых частиц загрязнителя.
Указанная зависимость утечек (коэффициента сопротивления щели) от времени проявляется различно для разных жидкостей. На рис. 41, а показаны графики, построенные по результатам экспериментов, проведенных с плоскими щелями, на масле АМГ-10 заводской очистки от загрязнений при перепаде давчения 24,4 кГ)смз. Кривая 1 показывает, что утечки через щель размером 10 мкм (ширина и длина щели по ходу утечек равна 18 мм) с течением времени почти прекращаются.
Для щели размером 13 мкм (кривая 2) (ширина щели 27 мм и длина 30 мм) утечки вначале уменьшаются, а затем стабилизируются. При величине щели смт/сен 005 пг инач к,п 0,0 Я О,пг ч п,ог ОВ оз 0,0 ог 0 г5 50 мин 0 Ю го 50 мин Время сот начала знсперитнпа а) 5) Рис. 4т. Фактические утечки жидкости через плоскую кзпиллярвую щель в зависимости от размера щели и загрязненности жидкости з > 20 мкм влияние на утечку облитерации щели практически нв сказывается и последняя остается постоянной в течение неограниченного времени.
На рис. 41, б приведены результаты проливая через плоскую капиллярную щель (размер щели 12 мк, длина по направлению течения жидкости 7,5 мм и ширина перпендикулярно потоку 10,5 мм) керосина, имеющего различную степень загрязненности (0,0002336% и 0,002147% по объему). На оси ординат отложено отношение ()/Ч„,„, где () — утечки по истечении некоторого времени от начала эксперимента и Д , — утечки в начале эксперимента.
Процесс заращивания щели протекает особенно интенсивно, когда размер частиц загрязнителя соизмерим с величиной зазора. Полное заращивание щели в этом случае может произойти в течение 1 мил и менее. Однако заращивание (облитерация) щели, и в частности при работе на масле АМГ-10, наблюдается даже при очень тщательной его очистке, причем и в этом случае утечки жидкости через О 75 50 75 700мьа Время Рис. 42. Зависиыость утечек жидкости через плоскую щель от зреыеии и перепада давления 10-микронную щель через непродолжительное время проливок полностью прекращались.
В том случае, когда размер щели намного больше толщины фиксированного (облитерованного) слоя, последний не окааывает значительного влияния на утечку. По мере же уменьшения размера щели толщина слоя становится соизмеримой с ее раамерами, вследствие чего наблюдается заметное уменьшение живого сечения щели и соответственно уменьшение расхода жидкости через нее. Однако полная облитерация (заращивание) щели может наступить лишь при определенных условиях. Это объясняется тем, что активность поля поверхности щели уменьшается с увеличением расстояния в нормальном к ней направлении, слодоватсльно, будет уменьшаться и сила а/О„ взаимодействия частиц с поверхностью щели и между Ор 73,7яГ/смт собой; при иавестноа толщи- О,д не адсорбционного покрытия средние слои становятся на- 0,0 столько рыхлыми, что не могут противодействовать 50,0 усилию сдвига от действия 0,7 сил перепада давления жидЮ9 кости, в результато чего они будут выдавливаться пз щели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
