Характеристика насадок

Тип насадки	Профиль	Коэффициент расхода µ	Коэффициент скорости φ
Цилиндрический		0,820	0,820
Конический		0,940	0,963
Коноидальный		0,980	0,980
Конический расходящийся		0,450	0,775

Лучшая форма насадки – коноидальная. Но из-за сложности изготовления чаще используют конические или цилиндрические насадки.

Струя в воздушной среде постепенно теряет структуру и ударную силу. Выделяют 4 участка течения струи (рис. 9):

I - компактный, длина его равна примерно 5d_н. Скорость жидкости примерно равна скорости в насадке.

II - участок перехода длиной около 8d_н. Здесь начинается торможение струи за счет трения воды о воздух. Скорость воды в центре струи примерно равна скорости в насадке.

Рис. 9. Схема свободного истечения струи

III - участок установившегося потока. Здесь происходит расширение струи и ее аэрация. Длина участка 100…450d_н.

IV - скорость струи падает до 0,3...0,5 м/с и она распадается.

Третий участок струи является рабочим в струйных и струйно-щеточных установках.

Рис. 10. Расчетная схема насосной установки: 1 – заборный колодец; 2 – сетка; 3 – задвижка; 4 – насос; 5 – моющая рамка

Средняя плотность жидкости на III участке на расстоянии х от насадки

ρ_х = ρ_н/k (82)

где ρ_н = 1000 кг/м^З - плотность жидкости на выходе из насадки;

k - коэффициент, зависящий от соотношения х/d_н.

Для насадок с d_н = 3...10 мм и на расстоянии х = 100...450d_н

k = 278,5 - 2,1·10^-4(200gHн)^½(d_н/ν), (83)

где ν - кинематическая вязкость воды, м²/с (при t = 20°С ν = 0,01·10^-4, м²/с).

Пропорционально изменению плотности аэрированной струи изменяется и площадь ее сечения. Задавая расстояние от насадки, ее коэффициент расхода и геометрические размеры, можно рассчитать силу удара струи о поверхность.

В момент встречи струи с поверхностью образуется зона, в которой возникают нормальные и касательные силы. При угле α = 90° зона нормальных давлений

r = x sin(β/2) + d_н/2, (84)

Затем жидкость растекается по поверхности, образуя зону разрушения загрязнений касательными силами.

Размер зоны действия касательных сил

R_δ = d_н·0,56[(200gHн) ^½(d_н/ν)]^0,4(v_н²/hg)^-0,22(x/d_н)^-0,03, м, (85)

где hg = (0,5...1,2)·10^{-3 м - средняя глубина потока в зоне растекания определяется из условия неразрывности потока в зоне радиусом} R_δ.

Зоной действия касательных сил и ограничивается зона очистки гидравлическими струями. Далее жидкость произвольными потоками стекает с поверхности.

Следовательно, необходимо стремиться, чтобы очищаемая поверхность одновременно или последовательно попала в зону, ограниченную радиусом R_δ.

Решение такой задачи на практике встречает значительные трудности. Например, струя из насадки d_н = 4 мм при напоре 0,4 КПа на удалении 600-800 мм создает зону с радиусом R_δ = 100-150 мм. Следовательно, чтобы охватить такими зонами одновременно всю поверхность автомобиля, потребовалось бы не менее 3000 насадок. Это условие трудновыполнимо. Поэтому насадки закрепляются на рамке, которая перемещается вдоль автомобиля. Иногда для уменьшения числа насадок за счет увеличения площади контакта струи гидранты делают качающимися или вращающимися. Перекрытие площадей соседних зон должно быть в пределах 0,25-0,30 R_δ.

Для расширения зоны воздействия струи иногда применяют щелевые насадки, дающие веерную струю. Однако веерная струя менее устойчива и имеет меньшую дальнобойность.

Одним из приемов увеличения ударной силы струи является использование пульсирующей струи. Она всегда ударяет по поверхности, свободной от жидкости, в отличие от постоянной, попадающей в ранее образованную зону растекания. Использование пульсирующих струй с частотой пульсации 1 Гц дает возможность повысить производительность процесса очистки в 1,3... 1,5 раза.

Дата добавления: 2014-11-29