4 лекция - 27 сентября

Гидравлические 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 h_в

компактная h_K

Струя состоит из трех частей:

1. Компактная –поток имеет цилиндрическую форму и сохраняет сплошность;

2. Раздробленная – сплошность нарушается, струя разделяется на крупные части и расширяется;

3. Распыленная – струя состоит из отдельных капель.

Расчет свободной вертикальной струи.

H = h_в + Δh, где

Δh – потеря напора

h_в –высота струи

Н = h_в +, где

;

, где

k – Коэффициент гидравлического сопротивления.

h_в – 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:

h_k = k₂ h_в

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

h_в h_K 1

β

R_K R_H.max

R_H = k₃ h_в

Если струя наклонена под углом β к горизонту, то при движении этой струи различают следующие области:

1. Область, омываемая компактной струей

2. Область, омываемая раздробленной и распыленной жидкостями

3. 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 х_{Н 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.

Х_Н = .

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:

1. Струя плоская, достаточной ширины.

2. Жидкость невязкая, несжимаемая

3. давление в любой точке постоянно

4. 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.