Расчет гидрантов струйных установок

Расчет моечных установок

Природа удаления загрязнения с помощью струй заключается в механическом разрушении слоя загрязнений. Сила удара (гидродинамическое давление) на расстоянии (рис. 8) от насадок

P_x = mV_xsinα = ρ_xw_xV_x²sinα, Н, (80)

где m - секундная подача воды, кг/с;

V_x - средняя скорость жидкости при встрече с поверхностью, м/с;

α - угол встречи струи с поверхностью, град;

ρ_x - плотность жидкости, кг/м³;

w_x - сечение струи, м²,

m = (ρ_xw_x)/V_x, кг/с,

Рис. 6. Сопла, создающие разные виды струй: а) кинжальную; б) плоскую; в) веерообразную; г) рассеянную; д) кинжальную с регулируемой интенсивностью; 1 – спираль; 2 – корпус; 3 – конус

Рис. 7. Схема истечения струи вблизи смываемой поверхности

Рис. 8. Основные характеристики струи: 1 – насадка; 2 – струя; 3 - поверхность; 4 – зона действия касательных сил

Загрязнения удаляются в том случае, если удельная сила удара превышает хотя бы одну из прочностных адгезивных характеристик загрязнений, таких как прочность на сжатие, изгиб, сдвиг, сила адгезии и т. д. Для нефтегрязевых отложений сила адгезии редко бывает более 500 Н/м².

Из уравнения (81) видно, что сила удара струи имеет линейную зависимость от секундной подачи жидкости и пропорциональна квадрату скорости потока.

Начальная скорость потока в струе

V_н = 9,8φ(2gH_н)^½ ≈ (200gH_н) ^½, м/с, (81)

где H_н - давление перед насадкой, МПа;

g - ускорение силы тяжести, м/с²,

φ - коэффициент скорости, зависящий от формы отверстия и типа насадки (табл. 2).

В моечных установках используются насосы с давлением 0,45…2,5 МПа, а скорость на выходе из насадки может достигать 25…50 м/с. Расход жидкости через насадки (подача насосов)

Q = f·n·w_нµ(200gHн) ^½ = fnµ(πd²_н/4)(200gHн)^½, м³/с (82)

где f - коэффициент запаса (f ≈ 1,2);

w_н - площадь сечения насадки, м²;

d_н - диаметр насадки, м;

n - число насадок;

µ - коэффициент расхода.

Из анализа формул 80 и 81 следует, что при неизменном значении подачи жидкости путем уменьшения диаметра насадка можно увеличить скорость истечения воды, и тем самым повысить силу удара. Поэтому теоретически выгоднее иметь насадку малого диаметра. Однако диаметр насадок на практике выполняют в пределах 3,5... 8 мм, так как при меньшем диаметре насадки быстро засоряются. Кроме того, тонкая струя обладает малой устойчивостью при полете в воздухе и быстро распадается.

Таблица 2

Дата добавления: 2014-11-29