Дослідження гідравлічних характеристик відцентрового насадку з похилим днищем
Л.І.Клименко доцент,
А.Ю.Горохов, Ю.Ю.Даниленко, О.М.Коломієць, О.О.Демченко - студ 4 ГМФ
Вступ. При зрошенні дощуванням буває необхідним надати зрошуваній площі конкретну конфігурацію, відмінну від відомої кругової або овальної. Так на початку напірного трубопроводу дощувальної машини фронтальної дії, наприклад, машини типу ДДА-100МА, повинні бути встановлені насадки, що виключають полив трактора і проїзної частини дороги. На практиці з цією ціллю на початку консолі агрегату ДДА-100МА насадки повертають донизу. Однак, дощувальні струмені виходять з великою швидкістю із насадків, і діючи на ґрунт призводять до пошкодження рослин і інтенсивного розвитку іригаційної ерозії [1].
На нашу думку, усунути вказані недоліки дозволить центробіжній насадок з похилим днищем [2], який є об’єктом досліджень.
Відцентровий насадок представлений принциповою схемою (рис.1) і містить вихрову камеру 1, кришку 2 із соплом 3, тангенціальний патрубок 4 і днище 5, установлене з можливістю повороту на кут , а також з можливістю знімання і заміни, що досягається нарізним сполученням днища 5 з камерою 1.
Рисунок 1. Принципова схема відцентрового насадку
1-вихрова камера, 2-кришка, 3-сопло, 4-тангенціальный патрубок,
5-похиле днище
Насадок працює у такий спосіб. Подана під тиском у тангенціальний патрубок 4 рідина надходить у вихрову камеру 1, у якій закручується, внаслідок чого в центрі вихрової камери утворюється повітряний вихор і струмінь виходить із сопла 3 у виді закрученої плівки, що розпадається на краплі. При повороті днища 5 міняється положення повітряного вихру, а отже, і форма площі зрошення, тобто зміною величини кута повороту днища 5 забезпечується зрошення площ різних конфігурацій. Розширення діапазону конфігурацій зрошуваних площ можливо за допомогою набору змінних днищ 5 з різними кутами нахилу. При наявності нарізного сполучення між днищем 5 і камерою 1 при повороті днища змінюється і висота камери, що додатково забезпечує розширення діапазону конфігурацій зрошуваних насадком площ. Сконструйований нами і виготовлений для досліджень зразок насадка має наступні геометричні розміри: діаметр D вихрової камери дорівнює 53,8 мм, радіус r вхідного каналу - 5 мм, радіус R крутки - 21,9 мм.
Радіус R визначають по формулі:
Висота камери, за умови відсутності в ній похилого днища і наявності днища з горизонтальним дном, складає 26 мм.
Сопла в насадку виконані з’ємними і змінними з наступними розмірами діаметрів dc сопел: 12,1; 13,0; 15,2; 16,2; 18,2; 20,4 мм.
При гідравлічних розрахунках відцентрових форсунок і насадків використовують дві безрозмірні геометричні характеристики - А и В [3,4].
Геометричну характеристику А обчислюють по залежності:
де rс - радіус сопла насадка.
Таким чином, характеристика А при дослідженнях насадка змінювалася від 5,30 при dc = 12,1мм до 8,94 при dc = 20,4мм.
Геометричну характеристику В визначають по формулі:
де f - площа вхідного каналу насадка.
Характеристика В досліджуваного насадка дорівнює 6,11.
Мета досліджень. Метою досліджень було установлення впливу скошеного днища і його положення щодо умовного нуля відліку у вихровій камері на коефіцієнт витрати насадку, який є основною гідравлічною характеристикою насадку.
Методика досліджень. Досліди по визначенню коефіцієнтів витрати насадка проводили в лабораторії гідравліки на спеціальній установці, що включає насос, напірний трубопровід з насадком і резервуар з мірним трикутним водозливом. При роботі насоса вода забирається з резервуару, проходить трубопровід, насадок і надходить у прийомну частину резервуара з заспокоювачами потоку, потім перетікає через водозлив і надходить у ту частину резервуара, з якої вона забирається насосом. У такий спосіб рух води відбувається по замкнутому циклу.
Коефіцієнт витрати обчислювали по відомій у гідравліці залежності:
де
Q - витрата насадка, м3/с;
g - прискорення вільного падіння, м/с2;
H - напір перед насадкою, м.
Витрату визначали трикутним водозливом з тонкою стінкою і кутом при вершині рівним 900. Водозлив попередньо тарували. Для регулювання величини витрати на напірному патрубку насоса установлений вентиль.
Напір перед насадкою визначали за допомогою зразкового манометру.
Коефіцієнт витрати обчислювали в зоні стійкої автомодельності, що відповідає зміні числа Рейнольдса у вхідному каналі насадка в діапазоні від 32·103 до 84·103.
При проведенні дослідів по дослідженню коефіцієнтів витрати, насадку розміщували соплом донизу, а поворот похилого днища на нове фіксоване значення кута ? здійснювали проти годинникової стрілки. Коефіцієнт витрати визначали при кутах ? рівних 0, 60, 120, 180, 240 і 3000 від умовного нуля, що визначався сполученням мінімальної висоти днища з горизонтальною проекцією вісі вхідного патрубка насадку.
Результати досліджень. Результати дослідження коефіцієнта витрати представлені на рис. 2.
Висновки. Аналізуючи дані, приведені на рис.2 і за допомогою виразу (5) можна зробити наступні висновки:
- підтверджується загальновідома закономірність, яка полягає в тому, що зі збільшенням діаметра сопла значення коефіцієнта витрати зменшуються;
- значення коефіцієнтів витрати з горизонтальним днищем більше значень коефіцієнтів витрати насадку з похилим днищем;
- значення коефіцієнтів витрати насадку з кутами повороту нахилого днища рівними 0, 60, 1200 і 180, 240, 3000 задовільно апроксимуються окремими кривими, а максимальна відмінність між ними досягається при dc = 20,4мм і складає 12%;
- для малих значень діаметрів сопел вплив кутів повороту нахилого днища на коефіцієнт незначний й у діапазоні зміни dc від 12 до 14мм відмінність значень ? не перевищує 4%.
Отже, наведені у статті методика і результати досліджень можуть бути виконані при конструюванні і дослідженні нових зразків насадків з похилим днищем з метою їх використання при зрошені дощуванням.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ:
- Сластихин В.В., Гаврилица А.О. Воздействие искусственного дождя и атмосферных осадков на поверхность водосбора. - В кн.: Гидрология малых водосборов. - Кишинёв, 1978, с. 19-36
- А.с. 1386313 (СССР). Центробежный насадок; авт.изобрет. Л.И. Клименко, В.И. Волобой, И.П. Пацера; опубл. в Б.И., 1988, №13
- Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. - М.: Гос. изд-во. технико-теоретич. лит-ры, 1953, с.46-70
- Клячко Л.А. К теории центробежной форсунки. - Теплоэнергетика, 1962, №3, с.34-37
Понравилось? Поделитесь материалом
