Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Опытами установлено, что длительность срабатывания лучших конструкций двухступенчатых клапанов равна 0,01 сек, в реаультате инерционность их может вызвать заброс давления, в несколько раз превышающий величину его настройки. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ СТРУИ ЖИДКОСТИ НА СТЕНКУ Практический интерес, в частности при расчетах распределителей типа сопло-заслонка, может представить величина силы давления потока жидкости на стенку, расположенную перпендикулярно или под углом к направлению потока (рис.
49, а). Реакция струи жидкости на стенку в заданном направлении измеряется проекцией на это направление изменения количества движения. В общем случае воздействие струи на стенку определится разностью секундных количеств движения на входе и выходе. В случае плоской и неподвижной стенки диаметром больше шести диаметров сечения струи и расположенной перпендикулярно к направлению потока расчетное усилие его реакции на Иб стенку для установившегося движения жидкости будет равно секундному импульсу силы (беа учета сопротивления воздуха) Р =пап=~в ~, И где и и Д вЂ” масса и секундный расход жидкости; и — средняя скорость потока жидкости. Принимая во внимание, что ч' = ыи и — =р, можем написать т= К (11З) Р = ри() = реоие, где р — плотность жидкости; ео — поперечное сечение потока.
Если стенка перемещается в том или ином направлении со скоростью + е', то скорость встречи струи со стенкой уменьшится е) Рвс. 49. Схемы действия струи яевдкоств ва степки в отношении при перемещении стенки в том же направлеи нии, что и направление набегающей струи, и увеличится в отпав+о шенин — при перемещении ее в противоположном направлеи нии.
В соответствии с этим для перпендикулярного расположения стенки (см. рис. 51, а) будем иметь Р =Р— (и + г)а=ры(и + в)е. и (114) Фактическое усилие зависит от расстояния х между срезом сопла и стенной. При увеличении этого расстояния сила давления уменьшается, поскольку при удалении сопла от преграды растет площадь круга рассеивания и уменьшается давление в центре этого круга. 116 При неподвижной установке плоской стеяки под углом 6 к направлению потока (рис.
49, б) это усилие будет Р=чризшв; Р„=Дрияпз8; Р=.~',7рияпесоз9. (115) Для случая воздействия струи на криволинейную (круглую) пластину (полусферу) сравнительно небольших размеров (принимаем скорость обтекания равной скорости у входа из сопла) рассматриваемое усилие будет (рис. 49, в) (116) Р = р~и (1 — сов и). Если угол а становится тупым (рис. 49, г), равным 180 — ам будем иметь Р = р()и (1+ соз а,). (117) С увеличением угла а давление струи на стенку возрастет, достигая при полном повороте струи (а, = 180 и а = О) значения (118) Р = 2рДи. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ГИДРОСИСТЕМЫ Поскольку мощность, теряемая в гидросистеме, превращается в тепло, температура жидкости мехмет сильно повыситься. При повышении температуры понижается вязкость масла, что, в свою очередь, сопровождается повышением утечек и соответственно прогрессирующим повышением температуры за счет потери энергии в результате утечек.
Помимо этого, повышенные температуры нежелательны также вследствие повышения при этом процесса окисления жидкости, сопровождающегося, в свою очередь, дальнейшим пония1ением вязкости и образованием смол и различных осадков (см. стр. 26). Учитывая это,необходимо, чтобы в гидросистеме был установлен соответствующий тепловой баланс, определяемый равенством притока и отвода (эвакуации) тепла, причем при расчете этого баланса не следует принимать во внимание возможность аккумулирования тепла в резервуаре (баке). В тех случаях, когда температура жидкости превышает допустимое значение, следует применять воздушное или водяное охлаждение.
Практически приемлемой температурой минерального масла в гидросистеме является теьшература 50 — 60' С. Величина теряемой в гидросистеме мощности Л~„, определяется нз выражения Х~~, = Д" (1 — Ч) (119) где Х„,з — подводимая мощность (приводная мощность насоса); т) — полный к. п. д.
установки (системы) (см. стр. 292). Мощности )т'„, соответствует количество тепла А, определяемое по выражению '4 Лио~лй Д~~ог (1 Ч) )с~ (120) где к — коэффициент эквивалентности; для мощности 1 квт он равен 860 ккал1ч и для мощности 1 л. с. — 630 ккал!ч.
Во многих случаях (при дроссельном регулировании) энергия, забираемая потребителями, практически близка к нулевой, а следовательно, вся мощность гидравлической установки превращается в тепло. Повышение температуры жидкости при продавливанин ее через дроссельные щели можно приближенно найти, приравняв энергию, отдаваемую вытекающей из щели жидкостью в объеме К, энергии расходуемой на нагрев жидкости этого объема (не учитывая, что часть выделившегося тепла уходит из системы вследствие теплоотдачи): (121) ИЛр = 'г')гсвг, где У вЂ” объем жидкости, протекающей через щель, в смг; Лр — потеря (перепад) давления в щели в кГ!см', у — объемный вес жидкости в кГ)смг (для минеральных масел можно принять у = 0,009 кГ~смг). с — удельная теплоемкость жидкости в ккал!(кг град) для масел моясно принять с =- 0,45 ккал!(кг град); т — механический эквивалент тепла (т = 42 700 кг см!ккал) Лг = г — г, — повышение температуры масла жидкости; 1 и гг — искомая и начальная температуры жидкости в 'С.
В соответствии с этим повышение температуры определится по выражению (122) Приняв для распространенных минеральных масел с у = = 0,0009 кГ!смг удельную теплоемкость с = 0,45 ккал1кг град, последнее выражение можно привести к виду Лг = 0,058Лр. Из этого выражения следует, что при дросселировании минерального масла под давлением от 100 кГ)смг до нуля температура его повышается при принятых условиях за один проход через дроссель примерно на 6'С. В действительности нагрев масла вследствие теплоотдачи будет несколько меньше. Охлаждающие устройства.
При известных режимах работы гидросистемы потребуется применить для обеспечения требуемых температурных условий охлаждающие устройства, которые практически применяются, как правило, при длительной работе гидро- установок, начиная примерно с мощности 20 — 30 л. с., хотя в ряде а) установок, и в частности установок с дроссельным регулированием, они применяются при меньших мощностях. В большинстве теплообменников (охлаждающих устройств) в качестве охлаждающей среды используют воду или воздух, хотя применяются такясе и иные среды. Например, в самолетах в качестве охлаждающей среды зачастую используют топливо (горючее). Применяются также, преимущественно в условиях жаркого климата, охлаждающие устройства испарительного типа, поверхность змеевиков в которых обливается водой и одновременно продувается воа- оооыо духом.
При равных условиях (одинаковом отводе тепла) охлздители типа жидкость — жидкость и охладители — испарителн более компактны, чем охладители типа жидкость — газ, благодаря более высоким коэффициентам теплоперодачи на холодной стороне (коэффициент теплопередачи жидкости выше такого оке коэффициента для газов в 1000 раз).
Опыт показывает, что при температуре воды на входе в охладитель 15'С и на выходе ж60'С каждый литр воды уносит 50 икал тепла, Следовательно, расход воды на ооаооо каждую лошадиную силу теряемой мощности составляет примерно 10 луч. С целью экономии воды охлаждаемая жидкость должна поступать в охладитель при максимальной температуре и не охлаждаться ниже 50'С. Вода В основном распространены труб- чатые (сотовые) охладители (теплооб- Рис. 50, Водяные радиаторы менники), состоящие из собранных для охлаждения масла в пучок труб (сот), заключенных в корпус. В этих холодильниках охлаждаемая жидкость обычно проходит в обечайке вокруг труб, а охлаитдающая жидкость (вода) — по трубам.
В воздушных холодильниках охлаокдаемая жидкость течет по трубам. Последнее обусловлено различными значениями коэффициента теплопроводности рабочего тела (масла) и охлаждающего тела (среды) — жидкость с более низким коэффициентом теплопроводности течет вокруг труб. Следует иметь в виду, что при применении воздушных охладителей минимально достижимая температура жидкости на выходе из охладителя будет выше (на 10 — 15' С) температуры охлаждающего воздуха.
11а рис. 50, а показан типовой водяной охладитель (радиатор). Если температура воздуха в условиях эксплуатации высокая, применяют комбинированные воздушно-водяные теплообменники, в которых воздух является основной средой н вода — дополнительной средой. Водный теплообменник, выполняемый в большинстве случаев сотовой конструкции, устанавливается после воздушного. На рис. 50, б изображена схема простейшего водо-масляного радиатора, представляющего собой помещенный в водяной бак змеевик, по которому пропускается масло. Ьак (кожух охладителя) снабжен системой перегородок, припаянных к трубе, которые создают циркуляцию воды и интенсивный съем тепла.
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВ Газы, в том числе и воздух, подчиняются в основном приведенным выше для капельных жидкостей зависимостям н характериауются теми же физическими покавателями и единицами намерения. Принцип действия газовых (пневматнчсских) систем основан на тех же законах, что и гидравлических, однако расчеты газовых систем имеют особенности, обусловленные в основном сжимаемо- стью газа. Течение газа не подчиняется законам установившегося течения капельных жидкостей, согласно которым скорость нсидкости в каждой точке магистрали определяется ее координатами н не зависит от времени. При заполнении сжатым газом (воздухом), находящимся под постоянным давлением какой-либо емкости (силового цилиндра и пр.), газ в начальный момент, когда давление в этой емкости минимальное, будет проходить с максимальной скоростью, которая по мере выравнивания давления в подводящей магистрали и заполняемой емкости будет понижаться, достигая при полном выравнивании нулевого значения.
Так как при заполнении емкости давление в ней повышается при практически постоянном объеме (без совершения внешней работы), температура газа повышается, Поскольку расчет течения газа с учетом указанных особенностей представляет известпые трудности, при практических расчетах исходят из условия, что при установившемся процессе весовой расход газа С, проходящего в единицу времени через любое поперечное сечение воздухопровода (магистрали) площадью 1, остается, вследствие неразрывности потока, постоянным: 6 =- уи~= = совэ$, а) (123) 4РС 4С 4С Ве= — '= — = —, ялтр яггря яггтт ' )г = тр — среднее значение абсолютной вязкости газа (см. рис. 26); р и у=у'+ т' — средние значения плотности и объемного 2 веса газа; гг' — диаметр трубопровода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
