Файл: Лебедев И.В. Элементы струйной автоматики.pdf

лее энергично, чем обратное. Максимальное значение диодности Д лопастного диода составляет 31 [70].

Первые исследования вихревых диодов относятся к 1929 г., когда Хейм испытал две вихревые камеры [80]. Внешняя цилин­

изменения параметров вихревых камер. Так, относительные раз­

сопротивлений вихревой камеры, основанный на том, что при обратном направлении течения распределение тангенциальных скоростей в вихревой камере такое же, как в свободном гидро­ динамическом вихре. Это предположение, однако, не подтвер­ ждается опытами. Согласно измерениям [29], действительное распределение тангенциальных скоростей в камере может суще­

Использование неточной схемы привело к тому, что полу­ ченный теоретически верхний предел величины Д оказался

равным 220, т. е. существенно превышающим экспериментальное значение.

б — зависим ость диодности от угла Ѳ

258

для этих диодов величины Д практически на порядок выше, чем

для других типов резисторных диодов. С точки зрения примене­ ния в схемах гидропневмоавтоматики вихревые диоды предпо­ чтительнее, чем лопастные, так как они значительно проще в кон­ структивном отношении. Кроме того, вихревые элементы можно изготовлять методом печатных схем, тогда как лопастные диоды, являющиеся пространственными, нельзя.

4. Определение гидравлического сопротивления и диодности сопловых камер

Во многих струйных элементах подвод потока необходимо производить по нормали к плоскости элемента. Для поворота потока и его организованного подвода к рабочим соплам в этих элементах применяют специальные камеры, называемые сопло­ выми (рис. 119). Используемые в практике сопловые камеры имеют различные очертания и относительные размеры, опреде­ ляемые обычно стремлением уменьшить потери энергии и полу­ чить достаточно однородный профиль скорости на срезе сопла.

Особое значение приобретают сопловые камеры в диодах. Представляя собой гидравлическое сопротивление, последова­ тельно подключаемое к базовому диоду, сопловая камера умень­ шает элементную диодность по сравнению с базовой диодностью. При некоторых размерах сопловая камера обнаруживает диод­ ные свойства, а в ряде случаев может оказаться диодом, вклю­ ченным встречно основному диоду. В этих случаях отрицательная роль сопловой камеры становится особенно заметной. Для

влияние. Поэтому расчет общего сопротивления сопловой камеры по справочным данным, относящимся в большинстве случаев к изолированной работе отдельных сопротивлений, зачастую является неточным и его необходимо корректировать экспери­ ментальным путем.

Отметим, что при раздельном вычислении сопротивлений со­ пловой и вихревой камер может возникнуть неясность в отноше­ нии того, к какой из указанных камер относить отдельные сопротивления. В дальнейшем к вихревой камере будем относить те сопротивления, которые имеют место независимо от того, под­ ключена к ней сопловая камера или нет. В соответствии с этим прямое сопротивление сопловой камеры будет включать сопро­ тивление расширения потока, выходящего из сопла в эту камеру,

исопротивления выхода из камеры в осевую трубку ’.

Вобщем случае коэффициент сопротивления расширения по­ тока в сопловой камере должен определяться с учетом неравно­ мерного профиля скорости на срезе сопла. Для такого случая рекомендуется [22] приближенная формула, которая при отнесе-

1Направление течения в сопловой камере соответствует направлению те­ чения в вихревой камере.

260

нии коэффициента сопротивления к скорости в осевой трубке может быть записана в следующем виде:

£рас

где йі = b/di; Я, = H/di.

Входящий в эту формулу коэффициент а кинетической энер­

гии на срезе сопла со стороны сопловой камеры может быть определен, исходя из следующих соображений.

При выходе из вихревой камеры в сопло поток за счет дей­ ствия сил инерции отрывается от стенок и образует сжатое се­ чение С — С (рис. 119). За этим сечением поток постепенно рас­

ширяется, пока в некотором сечении х — х н е заполнит все сече­ ние сопла. В сечении х — х распределение скоростей неравномерное. Величина коэффициента кинетической энергии для этого сечения, согласно имеющимся исследованиям [26], за ­ висит прежде всего от степени расширения потока за сжатым сечением. Для случая, когда размеры канала сопла Ь и Н одного

порядка, коэффициент « можно определить по следующей при­ ближенной формуле:

где 0 — степень расширения, которая для рассматриваемого слу­ чая может быть выражена зависимостью

профиля скорости. Для полного выравнивания необходима боль­

сопла образуется и сечение х — х. Поэтому на срезе сопла вели­ чину коэффициента кинетической энергии можно определять по формуле (352).

Потери на вход из сопловой камеры в осевую трубку опреде­ ляются в основном расширением потока за сжатым сечением, образующимся вследствие отрыва потока от стенок трубки. Со­ ответствующий коэффициент сопротивления может быть опреде­ лен по формуле

Явления, протекающие в сопловой камере и определяющие сжатие потока, можно представить следующим образом. Струя, выходящая из сопла, расширяется в сопловой камере и достигает осевого отверстия. Часть ее отделяется в осевую трубку, осталь-

261