Лабораторная работа по дисциплине

Кафедра технологии металлов и ремонта машин

Лабораторная работа по дисциплине

«Разработка нестандартного оборудования для технического обслуживания и диагностики»

по специальности «Сервис транспортного и технологического оборудования»

на тему: «Определение моющей способности струи для струйных моющих установок»

Выполнил: студент Густов А.В.

Руководитель: ктн., проф. Шнырев А.П.

Москва, 2012г.
Пояснения к расчету моющей способности струи.

Струйный (гидродинамический) способ мойки изделия основан на преобразовании статического напора жидкости в насадках моющей устройства в гидродинамическое давление струи жидкости, приложенное к омывающей поверхности изделия.

Загрязнения удаляются, если величина гидродинамического давления жидкости струи Р_г.д будет превышать силу сцепления частиц загрязнений между собой и с очищаемой поверхностью изделия Р₃:

Р_г,д > Р_з

При истечении струи жидкости из сопла насадки струю подразделяют на 3 участка: L₁ - компактная, L₂ - раздробленная и L₃ - распыленная (рис.1).

1-й участок. Компактная струя. Скорость движения жидкости практически равна скорости движения жидкости в насадке. В зависимости от напора, развиваемым насосом, скорость движения жидкости в насадке колеблется от 50 до 120 м/с.

2-й участок. Раздробленная часть струи. Начинается торможение струи за счет трения воды о воздух. Здесь происходит расширение струи. Скорость движения жидкости струи к концу участка снижается примерно до 0,7 скорости в насадке.

3-й участок. Участок разрушения струи на капли.

Рабочей длиной струи при мойке считают струю длиной 100... 150 d„ (d_H - диаметр сопла насадки в мм), в конце которой давление составляет 0,85...0,95 давления жидкости в насадке. При этом струя ударяется об омываемую поверхность изделия под прямым углом.

При решении задач на расчет моющей способности напорной струи зададимся особыми параметрами;

Как известно из гидравлики сила воздействия на преграду под прямым углом определяется из выражения:

P_г.д. = p_L * Q * V_c², H/м², где

Р_г.д - величина гидродинамического давления жидкости струи,

p_L - средняя плотность жидкости на расстоянии L от сопла, Н/м³,

Q - расход жидкости через сопло, м³/с,

V_с - скорость движения струи, м/с.

Плотность жидкости в моющей струе за счет аэрации струи уменьшается. Величину этого уменьшения определяет коэффи­циент аэрации струи γ, величина которой для рабочей части струи принимается равной 0,85...0,95. Таким образом, средняя плотность жидкости на расстоянии L от сопла до омываемой по­верхности изделия определяется как:

p_L = р_с * γ, где

р_с – плотность жидкости на выходе из сопла, р_с = 10000 Н/м³.

Расход жидкости через сопло определяется из выражения:

Q_c = μ * φ * S * , м³/с, где

μ - коэффициент расхода жидкости, зависящий от профиля отверстия сопла и типа насадки;

φ - коэффициент, учитывающий скорость истечения жидкости из сопла насадки, g - ускорение силы тяжести, м/с²;

Р - давление жидкости в насадке, МПа;

S - площадь поперечного сечения отверстия сопла, м².

S = (π * d_H²) /4, м², где

где d_H – диаметр сопла, м

Диаметр сопла определяют из выражения:

d_H = (R_e * υ) / V_c, м

где R_e - число Рейнольдса, в расчетах принимается равным 3000, как нижняя граница турбулентного режима течения жидкости в трубопроводах;

υ - кинематическая вязкость жидкости, м²/с.

При t = 20°С, υ= 1 * 10^-4 м²/с

На практике для струйных моечных установок рекомендуется применять сопла с диаметром отверстия 4...8 мм. Хотя более выгодно иметь насадки с малым диаметром отверстия сопла, так как с уменьшением площади сечения отверстия сопла гидродинамическое давление струи увеличивается, но сопла с малыми

диаметрами быстро засоряются.

Скорость жидкости на выходе из сопла насадки определяется из выражения:

Vс = φ *√196gP, м/с

Характеристика насадок

Сила сцепления частиц загрязнений между собой и с очищаемой поверхности изделия Р₃ определяется из выражения:

P₃=(100×π×σ)/(D×W), H/м2

где σ - поверхностное натяжение воды, Н/м,

для чистой воды σ = 0,073

D - диаметр частиц загрязнений, м;

W - влажность загрязнений, %,

Диаметр частиц загрязнений для практических расчетов принимается в пределах 40...200*10-6 м.