4 лекция - 27 сентября
.docГидравлические струи.
Гидравлическими струями называют потоки жидкости не ограниченные твердыми поверхностями.
-жидкие, газовые
-затопленные(это струя вытекающая в пространство заполненное жидкостью. Пр: выпуск сточных вод в бассейны оборотных промышленных систем.), незатопленные (это такая струя, которая вытекает в газовое пространство. Пр: пожарные, фонтанные, дождевые аппараты, гидромагнит)
Гидравлические струи могут двигаться ламинарно или турбулентно(чаще)
Рассмотри расчет высоты и дальность струи:
Распыленная Н
Раздробленная hв
компактная hK
Струя состоит из трех частей:
-
Компактная –поток имеет цилиндрическую форму и сохраняет сплошность;
-
Раздробленная – сплошность нарушается, струя разделяется на крупные части и расширяется;
-
Распыленная – струя состоит из отдельных капель.
Расчет свободной вертикальной струи.
H = hв + Δh, где
Δh – потеря напора
hв –высота струи
Н = hв +, где
;
, где
k – Коэффициент гидравлического сопротивления.
hв – высота струи
d - диаметр выходной части впрыска
k1 – находится в справочной литературе.
Для d=10 k1 =0,0023
d=50 k1 =0,0014
Высота компактной части струи:
hk = k2 hв
k2 – коэффициент второй струи <1.(определяется по справочнику)
Наклонная струя.
Если насадок наклонять под различным углом, то крайние капли опишут граничную кривую.
3
2 Граничная кривая
Граничная кривая
компактные струи
hв hK 1
β
RK RH.max
RH = k3 hв
Если струя наклонена под углом β к горизонту, то при движении этой струи различают следующие области:
-
Область, омываемая компактной струей
-
Область, омываемая раздробленной и распыленной жидкостями
-
Область, не омываемая жидкостью.
Затопленная турбулентная струя.
Используется при расчете систем вентиляции, отопления, при проектировании воздушных завес, форсунок для сжигания топлива. При истечении через внутренний насадок в жидкость, струя постепенно расширяется и рассеивается. Точка, в которой пересекаются внешние границы струи, называется полюсом струи. Угол θ между внешними границами струи составляет 26-300. Расстояние х0 = .
r0 – радиус насадка;
а – постоянная = 0,07-0,08мм
х0 хН основной участок
начальный
участок
θ r0 U
0
Полное
Струя вытекающая из насоса имеет ядро, в котором жидкость движется с постоянной скоростью и по мере движения струи скорость уменьшается. Участок, на котором наблюдается ядро струи, называется начальным участком. За ним следует основной участок.
ХН = .
Между ядром и внешними струями наблюдается турбулентный пограничный слой.
По мере движения радиус струи увеличивается, а скорость уменьшается. То есть струя распыляется. Радиус струи на некотором расстоянии х:
Через него можно найти расстояние, где струя полностью распылится.
Динамическое воздействие струи на преграду.
Струя жидкости, вытекающая через отверстие или насадок и встречающая на своем пути твердую преграду, воздействует на нее силой воздействия струи.
При определении этой силы делается ряд допущений:
-
Струя плоская, достаточной ширины.
-
Жидкость невязкая, несжимаемая
-
давление в любой точке постоянно
-
Отсутствуют местные сопротивления.
При определении силы давления струи на преграду используют теорему об изменении количества движения, так как уравнение Бернулли не может быть применено из-за отсутствия формул при определении потерь напора. Изменение количества движения в направлении какой-либо оси равно импульсу сил действующих на тело в направлении той же оси. Количество движений для жидкости, так же как и для импульса, записывается для единицы времени.
υ1
Q1
α1
υ0 Q0
β
Q2 R
Α2
υ2
k – реакция преграды
Количество движения для отсека жидкости имеет вид:
α0 – коэффициент Буссинеска, показывающий отношение действительного количества движения к количеству движения, вычисленному по средней скорости.
Рассмотри воздействие струи на плоскую преграду.
P = - R
-изменение количества движения.