Л. Прандтль - Гидроаэромеханика (1123861), страница 81
Текст из файла (страница 81)
279. Жиклер для распыления устанавливается наклоненнал под гор!очаге небольшим углом пластинка. Эта пластинка вызывает разбрасывание струи в виде веера и последующее быстрое распадение ее па капли. Еще более эффективно действуют распыляющие насадки Кертинга, в кото- !Многочисленные снимки распыления струй горючего имеются в статье О в с Ь а Г л 57., ВепсвсЬе Кга!1Га!»гвгогасьппй, № 57 (1941); см. также Рьогобгарыг ппб РогвсЬипй, т. 3 (1941), стр. 170. Снимки, полученные при помощи лупы времени, имеются в статье Н о!Ге ! бе г О., УО1 РогвсЬппйвЬей 374 (1935) (здесь гке даны снимки воспламенения и сгорания распыленной струи).
Далее, см. В (п те К., Рогвс1щпй, т. 11 (1941)), стр. 334. и Вен!асье КгайГаЬг«ГогвсЬнпй. №53 (1941). рых воде, до ее подхода к узкому выходному сечению, сообщается при помощи специального приспособления мощное циркуляционное течение вокруг продольной оси насадка. По мере подхода циркулирующего потока к выходному сечению, т. е. при уменьшении радиуса этого потока, окружная скорость его значительно увели пивается (см. сказанное в 36 гл. П по поводу спиральной камеры); поэтому при выходе струи из насадка оиа расширяетсн в виде конуса н быстро распыляется.
Распылитель, изобра>кеиный на рис. 279, действует именно таким способом. Существуют и другие конструкции распылителей, позволяющие осуществлять распыление под большим углом. с) Пузыри воздуха в воде. Статическая подъемная сила пузырл воздуха в воде равна по своему численному значешпо весу капли воды такого же диаметра в воздухе. Поэтому для определенин скорости подьема воздушных пузырей сферической формы можно применять формулы такого же вида, как выведенные в пункте а) для падения капель воды в воздухе. Необходимо только учесть, что вязкость воды при средних температурах круглым числом в 60-80 раз больше вязкости воздуха, а плотность воды приблизительно в 800 раз больше плотности воздуха.
Имея это в виду, мы получим следующие приближенные формулы, которые после подстановки значений диаметра в мм, дают скорость в лг/сек> а) для ГГ ( 0,16л>лг р = 0,4>12 ел 0,5112 (закон Стокса)' Ь) для ГГ ) 1льи е = число. чЯ (закон Ньютона). В последней формуле при прямом восходящем движении пузырей п при с = 0,4 до 0,5 ечислоз должно было быть равно от 0,16 до 0,18. Однако в действительности маленькие пузыри поднимаются вверх не строго вертикально, а с отклонениями от вертикали то в одну, то в другую сторону, а иногда — по винтовой линии, причем форма их обычно все время неправильно меняетсяз. Согласно неопубликованным еще Поверхность маленьких пузырьков в основном ведет сейл кек твердая поверхность, поэтому к таким пузырькам закон Стокса прилсеким в своей обычной форме. Случай подвижной поверхности также исследован теоретически; для таких пузырьков, если пренебречь вязкостью содержащегося в иих воздуха, палучеетсл скорость подъема, в 1,3 рвал болыдвя, чем по закону Стокса (см., например, Нвпбвпс1> г1ег Ехрегипепгв1рьун1с, т.
1Ч, честь 2, стр. 34б). з Н о Ге г К,, ЧП!-Рогзсйипблвей М 133 (1913), стр. 3. Подробные билл>юграфические указания по атому вопросу имеются в статье Р>ох ~ ге Р., Рогзсйииб, т. 3 (1932), стр. 303. о б..л 0,01 О,! 0,7см 2,0см 10см Рис. 281. Пузырь воздуха в вертикальной трубе Рис. 280. Формы пузырьков воз- духа, подпимающихсн в воде (в 1/2 натуральной величины) В рассмотренных слученх формуле длн определении скоростей подъема пузырькои удобно придать еид: длн пузырькоа с диаметром от 1 до 2,8 лали и = 1,28чхд3; длл пузырькае с диаметром от 12 лакеи и = б,ббь/бс1 !а нечестие единицы длины длл ассх величин следует брать см или м).
опытам В. Мюллера (Ът', МИ!ег) длн пузырьков, равновеликих по объему с шариками диаметром и от 1 до 2,5 л~лй указанное выше «число» следует взять равным 0,127. Для значений Ы от 3 до 8 льн форма пузырьков при даик«енин так быстро меняется, что скорость подъема получается почти постоянной, изменяясь только в пределах от 0.21 до 0,22 л1/сек. Длл значений с! свыше 12 лале шарики принимают форму довольно плоского купола, практически не меняющуюся при движении; в этом случае «число» следует принять равным 0,068 (соответствующий коэффициент сопротивления равен с = 1,7)'.
На рис. 280 изображены формы пузырьков по снимкам Мюллера. Около каждого пузырьиа указан его объем; шарики с таким же объемом имели бы диаметр, равный соответственно 2,7; 5,7! 11,0; 15,6; 26,7 лыс Если в вертикальной трубе с водой поднимаетсл один или несколько пузырей воздуха, то при полном объеме )с всех пузырей вес воды в трубе на 7)с меньше того веса, который был бы при отсутствии пузырей в столбе такой же высоты (7 = рп — удельный вес воды). Следовательно, при заданном давлении на верхнем уровне давление в трубе с поперечным сечением Г под группой пузырей па меньше, чем если бы пузырей не было.
Это обстоятельство используется в воздушном подъемнике [эрлифт), поднимающем воду при помощи сжатого воздуха, впускаемого в трубу в ее пил<нем конце. Если вода должна подниматься на высоту 12' над первоначальным уровнем, то объем 3г пузырей в воде все время должен быть больше Р[з; только прн этом условии вода будет переливаться через верхний край трубы. Точная теория воздушного водоподъемнииа довольно сложна, так как воздушные пузыри опере>кают воду со скоростью ц [см. выше) и, кроме того, расширяются по мере подъема; поэтому здесь мл1 не будем останавливаться на этой теории'.
Для получения воздушного водоподъемника с высоким коэффициентом полезного действия необходимо, чтобы скорость с подъема воздушных пузырей была возможно меньшей, следовательно, сами пузырьки должны быть возможно малыми. Однако в действительных условиях маленькие пузырьки воздуха сливаются в большие, и труба постепенно заполняется все большими и большими пузырями, пока, наконец, не получаются столь большие пузыри., что они заполняют почти весь просвет трубы. Форма таких пузырей, изображенная на рнс. 281, очень устойчивая. Их движение не возмущается отрывом вихрей и поэтому легко может быть исследовано теоретически. Согласно исследованиям Думитрескуз скорость подъема этих пузырей равна и = О, 35 ь/й2, следовательно, меньше скорости подъема пузырей, имеющих, если принимать их за шарики, диаметр, больший 0,26 диаметра трубы; это означает, что последние пузыри перегонлют большие н делают их еще больше.
Циркуляция воды в водотрубных паровых котлах поддерживается также при помощи разности давлений, возникающей вследствие движения пузырей параз. зсм. В с Ь г(п Лег Н., Диссертация, Каг(згцье 1930 [извлечение помещено в Рогзсьцпх, т. 3 (1932), стр. 310). зпцпз1С геасЬп ТЬ., ЕАММ, т.
23 (1943), стр. 139, ззкспериментельное определение скорости подъема пузырев пара в трубах котла производилось Е. Шмвдтом и его сотрудниками [Бсь щ141 Е.. Чь11-РогасьипбаЬе(С Мзбб (1934)). Полученные результаты обработаны Кадслингом с тачки зрения тоории подобия [см.
Ка~аа1~и Р., Рогас1щпб, т. 14 (1943), стр. 30). Пусть масса с воздуха е потоке из смеси воды н воздуха мала и пусть скорость течения настолько велике, что воздух не успевает выделяться из смеси. Примем, что температура воздуха равна практически постоянной температуре воды. Тогда удельный объем смеси, т.е. объем единицы ее массы будет 1 Р— = (1 — е) ю *д + сгмоз ~ где ЛТ К е„, = — = —.
Р и' Полаган сам = сопз(, мы получим на основании уравнения Бернулли: ьт сопят / э ор = сопяс ((1 е)рев0л + сК(пр). 1 г Скорость звука е таком потоке равна с = ~1: — = тггсК+ )' (р (1 с)ре л ар тг'МАКК Часто она бывает очень мала. Термодинамически более точнал теория дана Гейнрнхом~. Скачок уплотнения в потоке нз смеси воздуха и воды исследовал Аггкеретом~. 3 5. Твердые тела в движущемся воздухе. В настоящем параграфе мы рассмотрим две задачи: задачу о пневматическом транспорте зернистых веществ в трубах и задачу о движении песка и снега в естественном ветре. Обе эти задачи родственны соответствующим задачам о транспорте наносов в движущейся воде (см. 3 6), однако практически между теми и другими задачами имеется следующал разница: в то время как отношение удельного веса наносов к удельному весу воды составляет около Зг1, в случае снега и воздуха это отношение равно приблизительно 700:1, а в случае песка и воздуха оно доходит до 2400г1.
Траектории отдельных зерен, особенно больших., значительно отклоняютсн от траекторий частиц увлекающего их потока воздуха и близки по своей форме к траектории брошенного в воздухе тела. Теория таких движений мало разработана, поэтому мы ограничимся в основном изложением только экспериментальных результатов. а) Технические приложения. Задача о транспорте зернистых веществ в трубах получила существенное разъяснение благодарл работам г Н е ) и г !с Ь С., 3АММ, т.
23 (1943), стр. 117. тЛ с хе ге с Д, когес)шел, т. 1 (1930), стр. 63. Гастерштедта', производившего опыты над пневматическим транспортом зерна. Для зерен пшеницы предельная скорость паденил в неподвижном воздухе равна ее = 10 лг/сея. Пусть вес зерна, перемещенного в горизонтельной трубе в единицу времени, равен С и пусть для этого требуется весовой расход воздуха 1',1; тогда для скоростей воздушного потока, больших 2ее, коэффициент сопротивленил Я 11 гл. П1) будет Л = Л,(1+0,8$), где Ло есть коэффициент сопротивления движения воздуха в пустой трубе.
При меньших скоростях воздушного потока множитель прн величине — больше, чем 0,3. При скорости, равной 1,2эо, зерно остается Я неподвижным. Гастерштедт наблюдал также двилсение отдельных зерен. Если скорость увлекающего потока воздуха достаточно велика, то они подпрыгивают и перескакивают от одной стенки к другой, двигаясь прн этом по траекториям, более или менее наклоненным относительно направленил воздушного потока. В результате такого движения зерно заполнлет в среднем довольно равномерно все поперечное сечение трубы.
Другим технически важным применением пневматического транспорта является отсасывание мелких стружек и пыли, получающихся на заводах при различных технологических операциях, а также очищение от древесных или кожаных опилок различных мелких изделий, полученных путем обточки или шлифования. Такое очищение от опилок производитсл в так называемом циклоне, представляющем собой симметричный относительно осн вращенил резервуар с вертикальной осью. Готовые изделия вводлтсн во вращающийся циклон вместе со струей воздуха в направлении касательной к стенкам. Вследствие инерции они прижимаются к внешним стенкам, быстро тернют из-за трения свою скорость и соскальзывают вниз в приемник. Неустойчивость пограничного слон, прилегающего к выпуклым стенкам (см.
95 гл. П?), крайне усиливает турбулентность воздушного потока внутри циклона: это приводит к тому, что легкие опилки увлекаются воздухом, смешиваются с ним и уносятся в выводную трубу. Опыт показал, что в маленьких циклонах отделение опилок происходит лучше, чем в больших, поэтому следует предпочитать иметь несколько небольших циклонов, чем один большой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
