O duză este un tub conectat la orificiul din perete, a cărui lungime este de trei sau patru diametre. Există următoarele tipuri principale de duze (Figura 5.4):
cilindric (exterior - a și intern - b);
Conic (convergent-in și divergent-d)
Conoidală (cu contururi rotunjite sub formă de comprimare a jetului - e).
O influență mare asupra debitului și a debitului de la duze este exercitată de forma muchiei de intrare. De exemplu, o rotunjire netedă la intrare poate elimina complet comprimarea internă a jetului și poate cauza o creștere a vitezei și a debitului.
Fig. 5.4. Lichidul curge prin duze
Duză cilindrică externă (figura 5.5). Fluxul de lichid, la ieșirea din duze, contractează, apoi expandează din nou și umple întreaga secțiune transversală a duzelor. În intervalul dintre secțiunea comprimată și pereții duzei se formează o zonă de vârtej. Deoarece jetul părăsește duza cu o secțiune transversală completă (fără comprimare), atunci raportul de comprimare a jetului este e = 1, iar coeficientul de curgere este m = ej = j, adică pentru duza, coeficienții de curgere și de viteză au aceeași valoare.
Formarea ecuația Bernoulli pentru secțiunile II și II-II, luate la suprafața liberă a lichidului din vasul și punctul în care jetul care părăsește duza, și procedând în același mod ca și în cazul fluxului de lichid din orificiul din perete subțire, avem următoarele formule:
pentru debitul de la duza
pentru ieșirea din duza
Fig. 5.5. Duză cilindrică externă
Factorul de viteză al duzei j poate fi determinat prin cunoașterea valorii coeficientului de rezistență al duzei zn. Pentru a face acest lucru, determinăm căderea de presiune atunci când lichidul curge prin duze, care în acest caz sunt cauzate de rezistența găurii din peretele subțire și de expansiunea bruscă a jetului. În ceea ce privește pierderile de cap de-a lungul lungimii duzei, magnitudinea lor este neglijabilă și poate fi neglijată.
unde expresia în paranteze este zn.
Știind că zm.c = 0,06, definim zB.p prin formula (4.42),
Astfel, factorul de viteză pentru duză va fi egal cu
Prin urmare, factorul de consum al duzei este m = 0,82.
În cazul fluxului de lichid sub nivelul formulării pentru viteză și debit, ia forma:
unde este diferența în nivelurile de apă sau în rubrici.
Comparând valoarea coeficienților de curgere pentru duzele și găurile dintr-un perete subțire, este evident că debitul de lichid din duza cilindrică este mai mare decât din orificiul din peretele subțire:
iar viteza este mult mai mică decât atunci când curge din gaură
Duză cilindrică exterioară, care mărește debitul, oferă, de asemenea, o reducere semnificativă a debitului. Aceasta se explică prin faptul că, în zona de vârtej, duza, după aerul presat de jet, este antrenată de fluxul spre exterior, se formează un vid. Prezența unei presiuni reduse în zona secțiunii comprimate a jetului generează un factor de absorbție a fluidului care exercită o influență mai puternică asupra debitului decât rezistența suplimentară datorată frecării de-a lungul lungimii și expansiunii jetului din tub. Cu o lungime considerabilă a tubului, efectul de aspirație nu compensează pierderile suplimentare, astfel încât debitul din tub devine egal sau mai mic decât cu fluxul liber din orificiul din peretele subțire. Deși pierderile de cap crește, efectul lor asupra scăderii vitezei în secțiunea de admisie este mai mic decât efectul creșterii secțiunii vii a jetului.
Pentru a determina magnitudinea vidului în secțiunea comprimată a jetului (vezi Figura 5.5), formulam ecuația Bernoulli pentru două secțiuni: suprafața apei din vasul I-I și secțiunea comprimată CC:
Exprimăm capul de viteză într-o secțiune comprimată prin capul din fața duzei H din formula (5.9):
și din ecuația de continuitate pe care o găsim.
Înlocuind această expresie în ecuația inițială, obținem:
Astfel, pentru parametrii constanți j, # 950; tc și # 949; Vacuumul din duza (în secțiunea comprimată) este proporțional cu capul.
Înlocuind valorile numerice ale coeficientului din formula (5.11), obținem valorile de vid când lichidul curge în atmosferă:
Valoarea maximă a vidului, egală cu 10 m, ajunge la cap
Când presiunea absolută din duza este redusă la presiunea saturată a vaporilor, apare un regim de curgere a cavitației. Vaporii care ies în lichid vor umple jetul, care va începe să-și piardă continuitatea, ca urmare, fluxul de lichid va scădea.
O creștere suplimentară a presiunii duce la detașarea jetului de lichid de la pereții interiori ai duzelor (Figura 5.6). Aceasta reduce coeficientul de curgere și, prin urmare, debitul de duze. Duza funcționează ca o gaură într-un perete subțire. Acest fenomen se numește o defalcare a fluxului prin duze.
Duză cilindrică interioară (Figura 5.7). În această duză se desfășoară fenomenul, precum și în duza externă. Cu toate acestea, datorită comprimării mari a jetului la intrare, viteza și debitele pentru duza interioară sunt mai mici decât cele externe, m = j = 0,71.
Fig. 5.6. Expirarea prin duze la eșec
Fig. 5.7. Momeală cilindrică internă
Cu o lungime mică a duzei cilindrice interioare (l <1,5d ) струя вытекает из него, не касаясь стенок. В этом случае j= 0,98; e = 0,5; m = 0,49.
Rezistența hidraulică în duza interioară este mai mare decât cea din duza externă, prin urmare, are mai puțin vid și consum de lichid. De aceea, ca regulă, duzele externe sunt preferate de cele interne, având în vedere rezistențele hidraulice inferioare.
Duză convergentă conică (figura 5.8). Într-o duză conică convergentă, fenomenul de compresie internă afectează mai puțin decât într-o duză cilindrică, dar există o comprimare a jetului în timp ce acesta părăsește duza.
Fig. 5.8. Momeli convergente conice
Aceasta implică, pe de o parte, creșterea raportului de viteză, iar pe de altă parte - reducerea raportului de compresie. Deoarece diferența dintre comprimat și secțiunea extinsă a jetului într-o porțiune de duză convergentă conic este mai mică decât cilindric, există o reducere a pierderilor de cap pe fluxul jet expansiune și, prin urmare, crește. Cu toate acestea, acest lucru are loc până la un unghi con de q = 13 °. Ulterior, din cauza excesive crește pierderi de compresie și fluxul jet este redus.
În medie, cu unghiuri conice de 12-14º, puteți lua:
Fig. 5.9. Momeli divergente conice
Duză conică divergentă (figura 5.9). Extinderea jetului într-o astfel de duză are loc mai puternic decât într-o cilindrică. Prin urmare, rezistența sa hidraulică este mai mare, iar coeficientul de viteză este mai mic. Datorită faptului că, în duza divergentă, pierderea capului de la secțiunea comprimată la cea expandată este mult mai mare decât în conic convergent și cilindric, coeficientul de consum scade. Cea mai mare cantitate de materiale pe care o are în colțurile unei conicități de 6-8 grade.
Duzele divergente conice (difuzoare) au găsit o aplicare largă în pompe, hidroelevatori și altele asemenea. unde este necesar să se reducă la minimum energia cinetică din fluxul de efluent.
La un unghi conic de 5 ° pentru o duză conică divergentă cu o margine de intrare rotunjită, se poate presupune. .
Trebuie remarcat faptul că acest debit se referă la secțiunea transversală mai mare (ieșire) a duzelor. Dacă luăm acest coeficient la intrare, acesta va fi mult mai mare și poate ajunge la 2-3.
Duză conoidală (vezi figura 5.4, e). O duză cilindrică având o intrare netedă sub forma unui jet care iese dintr-o deschidere se numește conoidal. Debitul de lichid prin astfel de duze are loc la cea mai mică rezistență (), ceea ce facilitează producția de jeturi cu rază lungă de acțiune cu o viteză inițială mare de zbor. Cu toate acestea, datorită complexității fabricării, astfel de atașamente la pompieri nu sunt utilizate pe scară largă.
Valorile coeficienților pentru diferite deschideri și duze, menționate în secțiunea de ieșire, sunt prezentate în tabelul. 5.1
Tipul orificiului sau duzelor
0,06 1,00 0,98 0,98
Caracteristicile descărcării de la găuri ne-circulare. În funcție de forma deschiderii prin care are loc de expirare, forma secțiunii transversale a jetului are forma cea mai variată (fig. 5.10). De exemplu, secțiunea transversală a jetului, care rezultă prin deschiderea triunghiulară, ia forma a trei coaste subtiri: timpul curge printr-o gaură pătrată - cruciform și circulară prin - eliptic. Schimbarea formei jetului are loc sub acțiunea forțelor de tensionare de suprafață. Acest fenomen se numește inversarea jetului. Ulterior, o formă a secțiunii de-a lungul lungimii jetului nu este constantă, este sub influența forțelor de tensiune de suprafață suferă întotdeauna o modificare corespunzătoare. Ca urmare, continuitatea jetului este ruptă și se rupe în picături individuale.
Fig. 5.10. Inversiunea jetului:
a - forma găurilor; b - secțiunea transversală a jetului
Plecând de la ceea ce sa spus, rezultă că pentru a obține jeturi cu rază lungă de acțiune este necesar să se utilizeze duze cu o secțiune transversală circulară în care acțiunea forțelor de tensionare de suprafață este reciproc echilibrată. Pentru a proteja marginile de ieșire ale duzele de diferite tipuri de deteriorări, sunt prevăzute caneluri speciale de inele.
Formule de calcul pentru debit și cap de la duze. Formula pentru determinarea fluxului poate fi prezentată sub formă
unde se numește duza de conductivitate.
Capul înaintea duzelor este determinat din expresie
unde rezistența este duza.
Valoare și duze pentru determinarea costurilor. l / s și capul. m, pentru arborii de incendiu este prezentat în Tabelul. 5.2.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: