Файл: Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики.pdf

например, кривую для избыточного давления ро = 0,0093 МПа) и рассчитывали число Рейнольдса по формуле

где G — массовый расход воздуха через капилляр; рд — динами­ ческий коэффициент вязкости воздуха; d — диаметр капилляра.

Формула для числа Рейнольдса получена па основе извест­ ного выражения Re = vd/v путем подстановки ѵ = рд/р, умноже­ ния числителя и знаменателя на F, замены произведения Fvp на G и подстановки F = nd2/4 (здесь ѵ — средняя скорость по сече­ нию капилляра; ѵ — коэффициент кинематической вязкости; р — плотность воздуха; F — площадь поперечного сечения капил­ ляра) .

Расходы, необходимые для расчета чисел Re, были определе­ ны экспериментально при тех же питающих давлениях, которые устанавливались для снятия граничных кривых (рис. 92). Затем по значениям хтк/d и Re был построен график, изображенный на рис. 91. Для кривой, представленной на рис. 91, была подобрана также эмпирическая зависимость вида

Пример 10. Пусть требуется определить расстояние дгтк от торца питаю­ щего капилляра до места образования турбулентного конуса. Истечение про­

Примем следующий порядок расчета.

лdaд П—5

п0,3-10—3-1,81-10'

3.По рис. 91 (используя найденное значение числа Re) найдем отношение хтк/d = 37,1 и расстояние от торца питающего капилляра до места образо­ вания турбулентного конуса хтк = 37,1 -0,3 = 11,13 мм.

4.Безразмерный параметр хткid можно найти также по эмпирической

формуле (87).

156

Д л я проверки проделаем следую щ ее вычисление:

=1,12.105 Па = 0,112 МПа.

4.ВИХРЕВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Элементы струйной техники, действие которых основано на образовании закрученного движения в специальной вихревой камере (рис. 93), применяют чаще всего в качестве диодов и ре­ гулируемых сопротивлений. Вихревой элемент имеет каналы пи­ тания 1, управления 2 ив центре вихревой камеры 3 — канал выхода 4.

В вихревом элементе при отсутствии сигнала управления струя из канала питания 1 подается радиально в выходной ка­ нал 4. При подаче управляющего сигнала, направленного тан­ генциально и перпендикулярно к направлению питающей струи, происходит силовое взаимодействие струй питания и управления. Результирующая струя, отклоняясь на некоторый угол вследст­ вие образующегося разрежения у внутренней поверхности вихре-

157

вон камеры, притягивается к стенке. Далее при непрерывной по­ даче управляющего сигнала образуется вихревое движение.

Выходной канал 4 может быть наглухо соединен с вихревой камерой (рпс. 93, о), либо оформлен в виде приемной трубки 4 (рис. 93, б), когда вихревая камера через образующийся зазор соединяется с атмосферой.

В результате проведенных исследований [28] было установле­ но, что для течения несжимаемой жидкости безразмерная вели­ чина перепада давления Apjpv\!2 может быть выражена в функ­

ции безразмерных геометрических размеров и гпдродпнамиче-

* 1 X 1

Рис. 93. Схема вихревого элемента:

а — постановка приемного выходного капала без атмосферного отверстия в впхрепой ка­ мере: о — с атмосферным отверстием в вихревой камере

ск1 1 X критериев, определяющих процессы течения в вихревой

камере. Теоретически было получено и подтверждено экспери­ ментально [29], что безразмерная величина давления является некоторой функцией следующих параметров:

Р2

где Ар — перепад давления между граничными сечениями; ьщ — скорость потока в выходном сопле; г/л = 2/щ — диаметр выходно­ го сопла; D — 2R — диаметр вихревой камеры; Ьгь b y — ширина

Коэффициент сопротивления £у в управляющем сопле зависит

[28] от безразмерной высоты камеры Н = Я/г?в, а также от числа Re при значениях Re, меньших 5000 (рис. 94, а).

Зависимость коэффициента сопротивления £о по каналу пита­ ния от отношения Qy/Qo представлена на рис. 94, б. Как видно

из рисунка, величина £0 на начальном участке остается практи­ чески постоянной. Начиная с величины Qv/Qo = 0,1, происходит резкое возрастание to и при Qy/Qo = 1 to— Таким образом

158

происходит запирание канала питания потоком управления. В элементах рассматриваемого типа полное запирание канала питания происходит при отношении Qy/Qn~ 7з н менее. Эффек­

тивность работы вихревой камеры как пневматических сопро­ тивлении возрастает с увеличением потерн энергии при образо­ вании вихря.

При работе вихревого элемента как эжектора было обнару­ жено [39], что увеличение расхода эжектпруемой среды с ростом давления питания наблюдается до избыточных давлении поряд-

расхода эжектируемого газа. Это явление объясняется тем, что при давлениях питания, больших 0,09 МПа, отверстие входа эжектируемой среды превращается в дроссель с закрптическим характером течения вследствие значительного разрежения в центре вихревой камеры.

Работа вихревого диода основана на том, что при соединении питающей и управляющей линий поток питания течет с образо­ ванием вихря и пневматическое сопротивление прямому потоку резко возрастает. При противоположном направлении потока со­ противление мало, так как в этом случае нет внхреобразования. Отношение расходов прямого и обратного потоков в вихревом диоде составляет 2,5—3. Увеличение пневматического сопротив­ ления при образовании вихря положено в основу работы вихре­ вого стабилизатора [29, 39].

Вихревой элемент при определенных соотношениях геометри­ ческих размеров может работать в режиме усилителя, реле или запоминающего устройства [39].

Типовые характеристики вихревого элемента при работе его в режиме усилителя показаны на рис. 95, где по оси ординат отложено отношение расходов в выходном канале, а по оси абс­ цисс — отношение разности управляющего и питающего давле-

159