vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

55. Насадки, их виды и области применения.

Насадком называется весьма короткая напорная труба, при гидравлическом расчете которой можно пренебрегать потерями напора по длине. При гидравлических расчетах насадков учитываются только местные потери напора, а потерями по длине ввиду их малости пренебрегают. Различают следующие типы насадков: цилиндрические, конические расходящиеся и сходящиеся, коноидальные. Насадки увеличивают пропускную способность отверстия. Они широко исп -ся в технике в качестве форсунок, жиклеров, водосбросных отсасывающих труб, сопел активных гидротурбин, прим -ся в струйных насосах, в гидроэлеваторах и т.д.

Расчетные зависимости при истечении из насадок те же, что и при истечении из отверстий. Однако коэффициенты истечения здесь относятся к выходному сечению, имеющему площадь F.

Для цилиндрического, конически расходящегося и коноидального насадков на выходе не

происходит сжатия струи, т.е.

. Поэтому коэффициент скорости φ равен коэффициенту

расхода μ: φ=μ, а коэффициент сопротивления ζ определяется по формуле: .

Струя на входе в цилиндрический насадок сжимается как и при истечении через отверстия в тонкой стенке, далее расширяется и вытекает из насадка полным сечением (при достаточной длине насадка). Между поверхностями транзитной струи в сжатом сечении и стенкой насадка образуется вихревая область. В сжатом сечении С-С струи образуется вакуум. Увеличение расхода жидкости при истечении из насадков объясняется подсасывающим действием вакуума и отсутствием сжатия струи на выходе.

Насадкой называется короткий отрезок трубы, присоединенный к отверстию в тонкой стенке.

Насадки делятся на три основные группы:

1. Цилиндрические – внешние 1 и внутренние 2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

При истечении жидкости из цилиндрического насадка сечение выходящей струи и сечение отверстия одинаковы, а это значит, что коэффициент сжатия струи = 1.

1.Конические – сходящиеся 3 и расходящиеся 4

Вконических сходящихся насадках вакуум не образуется, т.к. скорость сжатых сечений меньше чем скорость на выходе.

Применяют в инженерной практике для получения больших выходных скоростей, увеличения силы и дальности полета струи жидкости: в пожарных брандспойтах, в форсунках для подачи топлива, гидромониторах для размыва грунта, фонтанных соплах, соплах активных гидравлических турбин, водоструйных насосах – для увеличения кинетической энергии струи.

Свойство конических, расходящихся насадков – переходить без больших потерь большую скорость в узком сечении в малую в широком обусловливает их применение в качестве преобразователей скоростной энергии в потенциальную – в давление в диффузорах, каналах направляющего аппарата центробежных насососв, во всасывающих трубах турбин, для замедления подачи смазочных масел.

1. Коиноидальные - с закругленными по форме сжатия струи стенками 5

Выполняется по форме сжимающей струи и благодаря этому обеспечивает безотрывность течения внутри насадка и параллельность струй в выходном сечении. Несмотря на то, что коноидальные насадки дают наибольшие выходные скорости и расходы, их сравнительно редко применяют, глав ным образом из-за сложности изготовления.

Коноидальный насадок выполняется по форме сжатой струи и поэтому обеспечивает безотрывность течения внутри насадки.

56. Взаимодействие струи жидкости с твердыми поверхностями.

Взаимодействие между струей и твердым телом может быть двух родов: активное и реактивное.

Активное взаимодействие имеет место тогда, когда струя наталкивается на преграду (рис. 8.10)

Рис. 8.10. Схема к определению давления струи на преграду

Силу активного давления струи на преграду определим, применив теорему об изменении количества движения к отсеку жидкости между сечениями Допустим, что через

малый промежуток времениуказанные сечения переместятся в новое положение

. Так как количество движения средней части выделенных объемов жидкости, ограниченной сечениями 1–1, 2–2, 3–3, остается без изменения, то изменение количества движения может быть найдено как разность количеств движений объемов жидкости, заключенной между

сечениями

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В проекции на ось х оно составит

где – массы объемов жидкости между сечениями ; – скорости движения жидкости.

Если принять и то получим

С другой стороны, по теореме об изменении количества движения

т.е. изменение количества движения в проекции на ось x равно проекции импульса силы на ту же ось. Здесь X– сила, с которой преграда действует на поток.

Очевидно, что, где Р – сила давления потока на преграду. Тогда

Выразим массу жидкости через расход:

Тогда

Реактивное взаимодействие имеет место также в случае вытекания струи из какого-нибудь отверстия. При этом на стенку сосуда действует сила реакции R, которая стремится переместить сосуд в сторону, противоположную движению струи (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Схема к определению силы реакции струи

По теореме об изменении количества движения получим аналогично предыдущему

где X – сила, действующая на поток. Или

где R – сила, действующая на стенку.

Так как

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

то

Рассматривая вопросы гидростатики и гидродинамики, мы оценивали твердое тело, соприкасающееся с жидкостью или как поверхность, ограничивающую некоторый объем жидкости в состоянии покоя, или как поверхность оказывающую сопротивление движению потока.

Однако, в ряде случаев, характерных для работы гидравлических машин, некоторых технологических аппаратов, наблюдается силовое взаимодействие потока жидкости с твердыми телами и стенками, ограничивающими его.

В результате такого воздействия возникают сила давления движущегося потока жидкости (струи) на стенку и равная ей по величине, но имеющая противоположное направление сила реакции

стенки . Задача заключается в определении математической связи между этой реакцией и параметрами движущейся струи жидкости. Для ее решения воспользуемся теоремой об изменении количества движения – изменение проекции количества движенияна какое-либо направление

равно проекции импульса силы на тоже направление.

В общем случае силу давления струи на твердую поверхность произвольного очертания (Рис. 11.1) с учетом ряда ограничений (струя плоская и достаточно большой ширины, жидкость идеальная, отсутствуют потери энергии при изменении направления движения жидкости, течении ее по стенке и сходе с нее), можно определить, оценивая изменение количества движения

жидкости, заключенной между сечениями

, и , в проекции на ось течения

,(11.1)

где	– масса жидкости, протекающей через соответствующие сечения за

время ;

– средние скорости струи в соответствующих сечениях.

Уравнение (11.1) можно записать в следующем виде

, (11.2)

где – расходы жидкости в соответствующих сечениях

57.Введение в подземную гидромеханику

Подземная гидромеханика – наука о фильтрации жидкостей, газов и их смесей в пористых и трещинных горных породах. Объектом изучения подземной гидромеханики является фильтрационный поток – поток жидкости (газа, газожидкостной смеси) в поровой или трещинной среде.

Подземная гидромеханика является одной из составляющих теории разработки нефтяных и газовых месторождений и технологии нефтегазодобычи. Знание законов подземной