Расчет гидрантов струйных установок


Струйные моечные установки могут иметь одну или две моющие рамки. Имеются конструкции, в которых, кроме того, предусмотрены рамки смачивания и ополаскивания или только рамка ополаскивания. Давление воды во вспомогательных рамках чаще не превышает 0,25...0,5 МПа, и расход через них невелик.

Давление в основных моющих рамках гораздо выше, так как природа удаления загрязнений с помощью струй заключается в меха- ническом разрушении слоя загрязнений за счет удара движущейся жидкости о преграду. Загрязнения будут удаляться, если максималь- ная сила сцепления между частицами загрязнений Fм не превышает величины гидродинамического давления Рх при встрече струи с пре- градой. Условием удаления загрязнений является неравенство:

Рх ³ Fм. (5.1)

Сила сцепления (Н/м2) вычисляется приблизительно:

Fм = p·s/2D(1/W - 1), (5.2)

где s – поверхностное натяжение воды, Н/М, для чистой воды s =

= 0,073 Н/м; D – диаметр частиц загрязнений, м; W – влажность за- грязнений.

Радиус частиц загрязнения определяется гранулометрическим анализом и в среднем составляет: для легковых автомобилей – 10…30·10–6 м, а для грузовых и автобусов – 25…300·10–6 м. Для рас- четов принимают D = 20…80·10–6 м.

Из уравнения (5.2) следует, что силу сцепления можно снизить, увеличив влажность загрязнений или уменьшив поверхностное натя- жение жидкости.


Pж = rж·Vж·sina, (5.3)

где rж – плотность жидкости в струе, кг/м3; Vж – скорость жидкости при встрече с поверхностью, м/с; a – угол встречи струи с поверхностью, град. Характеристики струи (рис. 5.2) можно использовать при расче-

тах моечных установок [15]. Исследования процесса мойки показали, что если автомобиль постоянно смачивать водой, то влажность W не может превысить 0,2 (20%), что соответствует максимальному коли- честву влаги, которое может удержать загрязнение. Поверхностное натяжение s снижают применением подогретой воды или CMC (на- пример, моющий раствор «Прогресс» уменьшает поверхностное на- тяжение до s = 0,034 Н/м). Гидродинамическое давление Рx (Н/м2) оп- ределяют на расстоянии х (рис. 5.2) от насадка.

dн
x
a
R0
r
b = 10°

Рис. 5.2. Характеристики струи: 1 – очищаемая поверхность; 2 – струя; 3 – насадок; 4, 5 – граница зоны действия и зона касательных сил;

r – зона действия нормальных сил; R0 – зона эффективной мойки

Скорость потока в струе Vx (м/с) на расстоянии х от насадка можно считать равной начальной скорости потока.


VX » VH = j


2g × HH ,


(5.4)


где j – коэф. скорости, зависящий от профиля сопла (табл. 3.1 [16]); g – ускорение силы тяжести, м/с2; НН – напор перед насадком, м. Если на- пор неизвестен, а задано давление в насадке РН, МПа, то можно счи- тать, что 1 МПа = 98 м напора водяного столба. Тогда:


VX = j


196g × PH .


(5.5)


Для подачи воды к моющим рамкам используются насосы с дав- лением до 5,0 МПа, а скорость жидкости на выходе из насадка может достигать 30…90 м/с.


Расход жидкости Q 3/с) через насадки:

196g × PH
H
Q = f × n × m × d 2 /4 ,


 

(5.6)


где f и m коэффициенты запаса и расхода (f = 1,2); dН – диаметр со- пла, м; n – число насадков.

В общем случае расход воды через насадок площадью wx вы- числяется:

QН = mwxVx. (5.7)

Отсюда следует, что выгоднее иметь насадок малого диаметра, так как, если при неизменном расходе площадь сечения насадка уменьшить в n раз, во столько же возрастет Vx, а гидродинамическое давление Рх увеличится в n2 раз. Однако диаметр насадков на практике выполняют в пределах 3,5…8·10–3 м, так как при меньшем диаметре насадки быстро засоряются. Кроме того, тонкая струя обладает малой устойчивостью при полете в воздухе и быстро распадается. Лучшая форма насадков – коноидальная (рис. 5.3, а). Но из-за сложности их из- готовления чаще используют конические или цилиндрические насадки.

Таким образом, при известном давлении QН, определив х r по формуле (5.7), а по формулам (5.4) или (5.3) скорость Vх, можно рас- считать гидродинамическое давление Рх и проверить условие (5.1), необходимое для удаления загрязнений.

Струя в воздушной среде постепенно теряет структуру и ударную силу. Различают четыре участка течения струи в воздухе (рис. 5.4).


Рис. 5.3. Насадки гидрантов струйных установок: а – шарообразный насадок с коноидальным профилем канала; б – насадок на гибком шланге;

1 – пружина; 2 – труба; 3 – корпус; 4 – гайка; 5 – шаровый насадок; 6,7 – кольца; 8 – гибкий шланг

Первый участок самый короткий, длина его » 5dН. Скорость жидко- сти » равна скорости в насадке. Во втором переходном участке длиной до 100dН начинается торможение струи за счет трения воды о воздух. Скорость воды в центре струи мерно равна скорости в насадке. Диаметр поперечного сечения струи на расстоянии 100dн составляет » 4dН.


 

 

Рис. 5.4. Схема свободного истечения струи воды в воздухе

На третьем участке установившегося потока происходит расши- рение струи и ее аэрация. Длина участка 100...450dН, а угол при вер- шине расширяющегося конуса струи составляет около 10 градусов. Третий участок струи является рабочим в струйных и струйно-щеточ- ных установках. Средняя плотность жидкости на третьем участке на расстоянии х от насадка:

rх = rн/k, (5.8)

где rх = 1000 кг/м3 плотность жидкости на выходе из насадка; k – ко- эф. аэрации:

k = Fх/FН, (5.9)

где Fхплощадь сечения струи в момент соприкосновения ее с омы-


ваемой поверхностью, м2; FН =


pd 2 /4


– площадь отверстия насадка, м2.


H
Четвертый участок называется участком разрушения струи. Ско- рость струи падает до 0,3...0,5 м/с, и она распадается.

 



Дата добавления: 2022-04-12; просмотров: 213;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.