Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
з
с
г) = At т
186
Для двухатомных газов при k = 1,40
G = 0,685й2 Y17 кг/с>
где P1 — давление подводимого к соплу газа; V1—удельный объем подводимого газа; Q2—поперечное сечение сопла.
Признаком критического режима является неравенство р ^ p'?, где р' — давление среды, в которую происходит истечение, ? = 0,258 для двухатомных газов и ? = 0,484 для одноатомных газов. Критическое давление ркр = ?px.
Если ркр < р', то имеет место некритическое истечение, если Ркр > р' — критическое истечение. Расход зависит от проходного сечения Q2, увеличивается прямо пропорционально увеличению зазора s в первой степени. Расход не зависит от длины уплотнительного кольца L
В термодинамике при определении расхода сжатого газа через сопло считают, что имеет место истечение идеального газа, не обладающего вязкостью и теплопроводностью.
Однако это допущение не является справедливым и прлводит к неправильным результатам при расчете истечения газа в микрозазорах.
В этом случае при радиальных зазорах s < 26 (где б — толщина пограничного слоя) существенное влияние на расход жидкостей оказывает трение вязкой среды и перенос тепла в процессе истечения.
Определение расхода через микрозазоры при ламинарном истечении
Определение расхода запираемой среды при ламинарном истечении исходя из потерь напора на трение. Газ можно считать несжимаемым, если скорость движения его мала по сравнению со скоростью звука [ 14 ].
Практически внутри любой области газо-жидкостной системы движение среды определяется обычными уравнениями гидродинамики [111].
Считая газ несжимаемым, имеющим плотность, соответствующую давлению газа перед входом в зазор, определим расход по формулам ламинарного истечения жидкости при постоянной вязкости, соответствующей данному состоянию газа.
Если бы весь перепад давлений Ар = р — ра расходовался на преодоление сил трения в зазоре, тогда
Ap =г Дpf,
где Pa — давление в полости, в которую происходит истечение.
В этом случае, согласно исследованиям Т. М. Башты,
Д рм ds3k3
О = —I__________________- м /с
12т\L м /L’
187
и весовой расход Gy — Qyyp = Qyyp = pt кгс/с, где Apf в кгс/м2; d, s и L в м, г] в кгс-с/м2, у в кгс/м3.
Расход прямо пропорционален первоначальному давлению, диаметру вала, зазору в третьей степени и обратно пропорционален длине уплотнительного кольца и динамической вязкости.
Определение расхода при ламинарном истечении с учетом местных и скоростных потерь напора. Потери давления при протекании среды через зазор
^p = P — Pa = Apf + Apv + А рвх + Дрвых,
где Apf — перепад давлений на длине втулки, расходуемый на преодоление сил трения; Ap0 — перепад давлений, расходуемый на создание скоростного напора; Арвх, Арвых — перепад давлений, расходуемый на преодоление местных сопротивлений на входе в зазор и выходе из зазора.
На основе этой зависимости имеем
-?- 0 + ІВХ + Ш U2 + -ifgL - (р-ра) = 0. ,(163)
Решая квадратное уравнение, определим среднюр скорость течения в зазоре и.
Секундный расход
G = uFyp.
Определение расхода запираемой среды при турбулентном истечении
Определение расхода исходя из потерь напора на трение.
При условии AP=P — Pa — Apf, расход жидкости
где Я определяется по формуле Блазиуса а 0,3164 т-\ us
При турбулентном истечении расход пропорционален корню квадратному из A pf. По сравнению с ламинарным режимом уменьшается влияние на расход величины давления рабочей среды, зазора, длины уплотнительного кольца и вязкости.
Определение расхода с учетом местных и скоростных потерь напора. Ранее было получено
Р У Ра — (“2 + “о) + hf + /гм ==
“^“'['-(-т)5+-^+5«+5-]’ (,64)
188
где и — средняя скорость потока в зазоре; U0 — скорость перед входом в зазор.
На основании проведенных расчетов можно сделать следующие выводы.
1. Кривые изменения вязкости сжиженного газа с изменением температуры и давления имеют различный характер при низких и повышенных давлениях. В соответствии с ними будут изменяться и значения расхода.
2. При движении сжиженного газа по длине зазора происходит одновременное повышение температуры и падение давления. Благодаря этому в диапазоне малых зазоров можно вести расчет расхода жидкости, принимая ламинарный характер движения. В случае появления на отдельных участках пути переходных и турбулентных режимов это будет приводить к некоторому понижению фактического расхода против расчетного.
39. УРАВНЕНИЯ ПЕРЕПАДОВ ДАВЛЕНИЯ ПО ДЛИНЕ ЗАЗОРА И ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ПО ВЫСОТЕ ЗАЗОРА ПРИ ЛАМИНАРНОМ ИСТЕЧЕНИИ
Рассмотрим неизотермическое течение в микрозазорах несжимаемой среды с переменной вязкостью. Условно считаем, что уплотнительное кольцо и вал абсолютно жесткие и идеально гладкие. Температура рабочей среды изменяется по пути течения, и при этом возможен переход части или всей движущейся сре- р ды из жидкой фазы в га- ' зообразную. Радиальные зазоры s < 26, где 6 — толщина пограничного слоя. Рассматриваем случай течения среды в малом
зазоре, при котором зазор рис jqq схема к расчету перепадов дав-
