Исследование истечения жидкости из отверстий и насадков (стр. 2 из 2)

Оптимальный угол конусности 13О24’.

Конические расходящиеся насадки (рис. 3г) применяются в случаях, когда нужно за счет уменьшения скорости значительно увеличить давление, например, в реактивных гидротурбинах, центробежных насосах и др. Оптимальное значение угла конусности 5 – 7О. В коническом расходящемся насадке сжатие струи и вакуум больше, чем у цилиндрического внешнего. Потери энергии на внезапное расширение в нем значительно больше потерь в других насадках, что ведет к уменьшению коэффициентов скорости и расхода (коэффициент расхода определяется относительно площади выходного отверстия насадка).

Коноидальный насадок (рис. 3д) имеет входную часть, выполненную по форме струи, что снижает потери и увеличивает коэффициенты скорости и расхода. Коноидальный насадок еще называется соплом.

Диффузорный насадок (рис. 3е) представляет собой комбинацию коноидального насадка (сопла) и диффузора. Приставка диффузора к соплу влечет за собой снижение давления в узком месте насадка, а, следовательно, увеличение скорости и расхода жидкости через него (увеличение расхода до 2,5 раз по сравнению с соплом).

Основные характеристики насадков при турбулентных режимах течения (ReИД ≥ 105) приведены в таблице 1.

Таблица 1

№	Тип насадка	μ	φ	ε	ξ
1	Малое отверстие круглого сечения в тонкой стенке	0,62	0,97	0,64	0,065
2	Цилиндрический внешний насадок	0,82	0,82	1,0	0,5
3	Цилиндрический внутренний насадок	0,71	0,71	1,0	1,0
4	Конический сходящийся насадок	0,94	0,96	0,98	0,075
5	Конический расходящийся насадок	0,5	0,5	1,0	3,5
6	Коноидальный насадок	0,98	0,98	1,0	0,04

Непрерывно увеличивать расход жидкости через насадки нельзя, так как с ростом расхода увеличивается скорость в сжатом сечении и, как следствие этого, уменьшается давление. Если абсолютное давление при этом достигает значения, равного упругости насыщенных паров протекающей жидкости при данной температуре, то в данном сечении наступает интенсивное парообразование и выделение растворенных в жидкости газов, то есть местное кипение жидкости.

Рис.3 Типы насадков.

В расширяющейся части струи скорость падает, давление растет и кипение жидкости прекращается (выделившиеся пары конденсируются, а газы постепенно растворяются). Так как объем образовавшейся при конденсации жидкости значительно меньше объема, который занимал пар, то в образовавшуюся пустоту устремляется с большой скоростью жидкость, окружающая объемчик пара. Двигающиеся навстречу друг другу частицы жидкости соударяются, образуется гидравлический удар, то есть местное повышенное давление. Такое явление называется кавитацией. Кавитация сопровождается характерным шумом и эрозионным разрушением стенок канала, а также снижением пропускной способности гидравлических систем, так как часть поперечного сечения канала занимает выделившийся пар и растворенные в жидкости газы.

Описание экспериментальной установки.

Схема экспериментальной установки показана на рис. 4. Вода из напорного бака 1 подается через вентиль 2 в горизонтально расположенный трубопровод 3 со сменными насадками. В напорный бак вода непрерывно подается из водопровода через вентиль 4 и успокоительную сетку 5. Постоянство уровня жидкости в напорном баке осуществляется с помощью переливной трубы 6 с вентилем 7. Для определения напора Н служит пьезометрическая трубка 8 со шкалой, имеющей нулевое деление на уровне центра отверстия.

Для измерения координат точек вытекающей струи жидкости используется щит 9 из оргстекла с нанесенной на нем шкалой. Жидкость стекает в мерный бак 10, а из него в систему слива.

Для контроля температуры воды в напорном баке имеется термометр 11.

Рис. 4

Список литературы

1. Осипов П.Е. Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод. М.: Лесная промышленность, 1981, 424 с.

2. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1975, 559 с.

3. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. – М.: Машиностроение, 1982, 423 с.

4. Лабораторный практикум по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу / Под ред. Вильнера Я.М.: Минск, Высшая школа, 1980, 224 с.

5. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач / Под ред. Руднева С.С. и Подвидза Л.Г. – М.: Машиностроение, 1974, 415 с.