Сопло лаваля своими руками

Сопло лаваля своими руками – Справочник металлиста

Сопло лаваля своими руками

Для производства доступных строительных материалов применяется оборудование различного типа, в том числе пеногенератор для пенобетона.

Несмотря на простоту изготовления и невысокую стоимость, технические требования к пенобетонным блокам строгие.

Чтобы добиться высокого качества при производстве этого строительного материала, необходимо строго соблюдать все технологические нормы.

Назначение пеногенератора

На текущий момент пенобетон востребован в индивидуальном строительстве как доступный и качественный материал. Это объясняется его высокими эксплуатационными характеристиками.

Из пенобетона возводят малоэтажные жилые дома, гаражи, дачные домики и различные хозяйственные постройки.

Пеноблоки не горят и не подвержены усадке, обладают достаточной стойкостью к любым атмосферным воздействиям.

В зимний период здания из пенобетона хорошо сохраняют тепло, летом в таких помещениях не жарко. Пенобетон можно производить своими руками, используя самодельный пеногенератор.

:

Практика последних лет показывает, что все больше людей стремятся построить себе дом или гараж собственными силами. Такой подход получил распространение благодаря техническим возможностям.

Оборудование для производства пенобетона можно приобрести по доступной цене или изготовить самостоятельно.

Одним из основных элементов в составе установки считается пеногенератор. Это устройство используется, чтобы обеспечить насыщение бетонного блока пеной, благодаря чему блок приобретает свои характеристики.

Сегодня на рынке строительного оборудования можно найти и купить подходящий по мощности пеногенератор.

Однако можно без существенных финансовых затрат изготовить пеногенератор для пенобетона своими руками, что позволит сократить затраты на строительство.

Качество пены, которая образуется в самодельных пеногенераторах, точно такое же, как и в заводских.

Познакомившись с принципом действия такого агрегата, можно самостоятельно начертить чертежи и приступить к изготовлению.

Пеногенератор состоит из следующих элементов:

  • запорная и регулировочная аппаратура;
  • камера для формирования смеси;
  • сопло.

Конкретная конструкция генератора пены может претерпевать изменения, но принцип действия остается одинаковым.

Принцип действия

Основная функция пеногенератора заключается в том, чтобы обеспечить подачу пены в приготовленный заранее песчано-цементный раствор.

Для производства пенобетона используется обыкновенная бетономешалка. В ней замешивают бетон для заливки фундаментов и стен или раствор для кирпичной кладки.

Когда в процессе перемешивания раствора в него попадает определенное количество пены, то обыкновенный бетон превращается в пенобетон.

О преимуществах и недостатках пенобетона известно всем специалистам. Сегодня этот строительный материал можно приготовить непосредственно на том месте, где возводится дом, гараж или другой объект.

Структура пеногенератора

Приступая к изготовлению пеногенератора своими руками, необходимо оптимизировать все попавшиеся на глаза чертежи и описания.

Дело в том, что многие специалисты, познакомившись с принципом действия пеногенератора, тут же применяют полученные знания, воплотив их в реальность.

Схемы и чертежи:

Наглядную демонстрацию работы пеногенератора можно увидеть на любой автомобильной мойке.

Пена при перемешивании заполняет определенный объем бетонного блока и тем самым уменьшает его исходную плотность.

Простейший пеногенератор можно собрать из следующих элементов:

  • патрубок подачи пенообразующего раствора;
  • патрубок подачи сжатого воздуха;
  • камера смешивания;
  • пенопатрон.

Пенообразователь заводского изготовления всегда имеется на стеллажах в магазинах строительных материалов.

Если такой возможности нет, то эмульсию можно приготовить, смешав живичную канифоль, каустическую соду и костный столярный клей. Процесс приготовления не сложный, но требующий аккуратности.

После того как самопальный пенообразователь будет готов, нужно проверить его качество. Пена должна обладать достаточной плотностью и стойкостью.

Сборка и подключение

Основными элементами пеногенератора для производства пенобетона являются камера смешивания и пенопатрон. В этом контексте важно подчеркнуть, что за этими терминами кроются обыкновенные и хорошо знакомые мастерам элементы.

Камера смешивания представляет собой обыкновенную трубу. Диаметр трубы выбирается в зависимости от мощности будущего генератора. К трубе привариваются два патрубка.

:

Первый – с торца, предназначенный для подачи воздуха, второй – посередине трубы под углом 90 градусов. Через него подается раствор пенообразователя. На каждом патрубке необходимо установить запорный вентиль.

На пеногенераторах для пенобетона заводского изготовления устанавливается по два вентиля – запорный и регулировочный.

Практика последних лет показывает, что при небольших объемах производства, когда нужно изготовить пеноблоки для возведения гаража или дачного домика, вполне достаточно одного запорного вентиля.

Ко второму торцу камеры смешивания приваривается патрубок, который выполняет функции пенопатрона. При возможности внутреннюю поверхность патрубка обрабатывают в форме воронки.

Это делается для уменьшения скорости потока смеси пенообразователя и воздуха, чтобы обеспечить образование пены.

Некоторые нюансы

Когда выполняется соединение камеры смешивания и пенопатрона, между ними фиксируется элемент, который носит название сопло Лаваля, или другое устройство – жиклер.

Эти элементы предназначены, чтобы увеличить скорость протекания смеси при переходе из камеры в пенопатрон. Именно в пенопатроне происходит окончательное формирование пены.

Чтобы процесс протекал более эффективно, поток пенообразователя «разбивается» о специальный фильтр.

В самодельных пеногенераторах в качестве такого фильтра используют кухонные металлические сеточки, которые продаются в каждом хозяйственном магазине.

Соорудить пеногенератор своими руками для производства пенобетона задача не сложная. Здесь главное представлять себе принцип действия генератора.

:

Технически более сложная задача – правильно подключить пеногенератор к основному оборудованию.

В настоящее время конструкции бетономешалок, которые применяются для производства блоков, можно встретить самые разные.

Перед тем как собирать пеногенератор, необходимо определить все установочные элементы, которые используются при соединении шлангов и труб.

Источник: https://www.stoydiz.ru/instrumenti-i-tehnika/penogenerator-dlya-penobetona-svoimi-rukami-chertezhi-i-video.html

Сопло для пескоструя: правила выбора и изготовление своими руками

Сопло, которое используется для оснащения пескоструйного аппарата, является важнейшим элементом конструкции такого устройства.

Только правильно подобранное сопло позволит вам наиболее эффективно использовать пескоструйный аппарат по его прямому назначению: для очистки различных поверхностей от загрязнений, старых покрытий, следов коррозии, их обезжиривания и подготовке к дальнейшей обработке.

Для каждого применения можно подобрать сопло определенного диаметра, в зависимости от фракции используемого песка

Задачи, которые решает сопло пескоструйное, заключаются в сжатии и разгоне до требуемой скорости смеси, состоящей из воздуха и абразивного материала, а также в формировании рабочего пятна и его насыщении абразивом, воздействующим на поверхность обрабатываемого изделия.

В зависимости от размеров поверхности, которую необходимо подвергнуть пескоструйной обработке, в соплах могут быть выполнены отверстия различных типов.

Так, для обработки узких поверхностей применяют сопла с одинаковым диаметром по всей длине, а для очистки поверхностей большой площади используют изделия, отверстия в которых имеют больший диаметр на входе и выходе (тип «Вентури», разработанный в середине прошлого века).

Сущность пескоструйной обработки

Пескоструйная обработка предполагает воздействие на различные поверхности абразивным материалом. В качестве последнего используются песок, дробь, карбид кремния, мелкие шарики из стекла и т.д.

Пескоструйная обработка – это механическое воздействие на поверхность мелких твердых частиц

Перед началом обработки абразив помещают в герметичный бункер. По основному шлангу аппарата под большим давлением подается воздух, поступающий от отдельного компрессора.

Проходя мимо отверстия заборного рукава, поток воздуха создает в нем вакуум, что и способствует всасыванию в основной шланг абразива.

Уже смешанный с абразивом воздух поступает к пистолету, основным элементом которого является сопло пескоструйное, через которое абразивная смесь подается на обрабатываемую поверхность.

Схема участка пескоструйной обработки

Как уже говорилось выше, для выполнения пескоструйной обработки могут использоваться различные типы абразивных материалов. Выбор здесь зависит от типа поверхности, которую необходимо очистить.

Так, обработка с использованием песка эффективна в тех случаях, когда необходимо удалить слой старой краски с бетонной поверхности, очистить кирпичные стены от остатков цемента, подготовить металлические детали к дальнейшей покраске.

Такие абразивы, как пластик или пшеничный крахмал, успешно применяют в судостроительной, автомобильной и авиастроительной отраслях, с их помощью эффективно удаляют старые покрытия с композиционных материалов.

Конструктивные особенности сопла для пескоструйного аппарата

Основными параметрами сопла, устанавливаемого на пескоструйный аппарат, являются:

  • диаметр и тип отверстия;
  • длина;
  • материал изготовления.

Абразивоструйные сопла различных конфигураций

Диаметр отверстия в сопле, которое фиксируется на пескоструйном аппарате посредством специального соплодержателя, выбирается в зависимости от того, какой производительностью должно обладать устройство.

Производительность любого пескоструйного аппарата – как серийного, так и сделанного своими руками – зависит от мощности струи или объема воздуха, который в состоянии пропускать сопло в единицу времени.

Мощность струи, которую формирует сопло, прямо пропорциональна объему воздуха, который проходит через него в единицу времени. Соответственно, чтобы увеличить мощность пескоструйного аппарата, необходимо сделать в его сопле отверстие большего диаметра.

Если сопло, диаметр которого соответствует 6 мм (1/4 дюйма), имеет мощность, равную 100%, то изделия с отверстиями больших диаметров будут отличаться следующей величиной данного параметра:

  • 8 мм (5/16 дюйма) – 157%;
  • 9,5 мм (3/8 дюйма) – 220%;
  • 11 мм (7/16 дюйма) – 320%;
  • 12,5 мм (1/2 дюйма) – 400%.

Источник: https://ssk2121.com/soplo-lavalya-svoimi-rukami/

Сопло лаваля своими руками

Сопло лаваля своими руками

Качественная поверхностная очистка металлических поверхностей концентрированной струёй песка невозможна, если неверно определены параметры сопла – выходной части устройства.

Сопло для пескоструйного аппарата – самая быстроизнашивающийся его деталь, долговечность которой, в зависимости от материала и расхода воздушно-песчаной смеси, не превышает 800…1000 часов, если учесть что оно правильно подобрано.

О выборе, сегодня, и пойдёт речь в нашей статье.

Конструкция типового сопла

Простейшее сопло для пескоструйного аппарата представляет собой полую трубку с резьбовой частью на одном из концов, которая предназначена для присоединения детали к соплодержателю.

Основные геометрические характеристики сменных сопел промышленного производства:

  1. Диаметр присоединительной резьбы (зависит от технической характеристики пескоструйного аппарата, но обычно используется трубная цилиндрическая резьба 2” или 1¼”). Возможен также вариант соединения сопла с соплодержателем при помощи накидной гайки и герметизирующей шайбы. Сопла, изготовленные своими руками, присоединяют к шлангу рабочей установки при помощи обычных хомутов.
  2. Длина детали, которая варьируется в диапазоне 7…23 мм (более короткие используются для очистки менее загрязнённых поверхностей).
  3. Диаметр внутреннего отверстия в его минимальном поперечном сечении. Выпускаются сменные наконечники с диаметрами 6, 8, 10 и 12 мм.
  4. Заходный диаметр сопла, определяемый диаметром присоединительного шланга (он может быть 25 или 32 мм).

Главным параметром рассматриваемой детали является профиль внутреннего отверстия, который определяет потери расхода воздушно-песчаной смеси, скорость её на входе и выходе из сопла, а также величину суммарного гидравлического сопротивления, которое в итоге и определяет долговечность сопла.

Наиболее простым вариантом (пригодным для изготовления своими руками) является сопло с цилиндрическим внутренним отверстием постоянного диаметра. Но для улучшения аэродинамических характеристик на таких деталях иногда изготавливают два конических участка:

  • Входной конфузор, наличие которого позволяет увеличить энергию потока смеси, входящей в сопло;
  • Выходной диффузор, наличие которого способствует увеличению площади поверхности, обрабатывающейся одновременно. Энергия потока при этом падает, поэтому при необходимости более качественной очистки, диффузорный профиль окончания сопла предусматривают не всегда.

Наиболее эффективным профилем внутреннего отверстия для обеспечения минимальных потерь потока является сопло для пескоструйного аппарата с профилем Вентури.

В этом случае отверстие состоит из трёх взаимосвязанных участков, каждый из которых выполняет определённые функции:

  1. На входе сопла с профилем Вентури имеется конфузорное расширение, угол которого, однако, меньше, чем у конфузора обычного сопла (не более 20…22º). Конфузорная часть занимает до 30% от общей длины детали.
  2. Цилиндрическая часть, длиной не более 15%.
  3. Диффузорная часть с достаточно малым углом расширения (7…15º), длина которого определяется размером самого сопла в плане.

С целью снижения гидродинамического сопротивления рабочей смеси, которая движется в канале сопла, все переходы от одной части к следующей выполняются с радиусными закруглениями, величина которых принимается в пределах r = (0,02…0,03) d, где d — диаметр средней, цилиндрической части сопла.

Как выбирать сопло для пескоструйного аппарата?

Сопло с профилем Вентури позволяет увеличить скорость перемещения песчано-воздушной смеси в 2,5…3 раза по сравнению с соплами иной конфигурации внутреннего отверстия.

Современное сопло для пескоструйного аппарата с профилем Вентури способно обеспечить движение частиц на выходе до 700…720 км/ч.

При этом производительность очистки при тех же расходах смеси и давлениях увеличивается примерно в 2 раза.

Ориентировочно выбор параметров сопла можно производить по следующим критериям:

  • По производительности. При требуемой производительности установки до 10…12 м3/ч внутренний диаметр сопла не превышает 8 мм, при 12…22 м3/ч – 10 мм, при более высоких значениях производительности диаметр внутреннего канала должен быть 12 мм;
  • По наибольшему давлению воздуха. Если оно не превышает 5 ат, то диаметр канала может приниматься 6…8 мм, при давлениях до 7 ат – 8…10 мм, при более высоких давлениях – 12 мм;
  • В зависимости от удельного расхода абразива. Если данный параметр не превышает 200…250 кг/ч, то пригодно сопло диаметром 6 мм, при 350…400 кг/ч – 8 мм, при 600…900 кг/ч  — 10 мм, в остальных случаях – 12 мм.

Данные рекомендации касаются сопел с цилиндрическими внутренними отверстиями.

Для пересчёта приведённых данных на сопло для пескоструйного аппарата с профилем Вентури данные по производительности обработки следует увеличить на 35…50%, по расходу – на 60…75%, а по давлению – на 15…20%.

Важным элементом выбора считают материал сопла.

Обычные высокоуглеродистые стали с повышенной абразивной стойкостью (например, стали типа 75 или 65Г) для этих целей подходят мало, поскольку при состоянии закалки на максимальную твёрдость отличаются повышенной чувствительностью к ударным нагрузкам, которые неизбежно возникают в начальный момент подачи в сопло абразивной смеси.

Ещё меньшую стойкость имеют керамические композиции.

Например, при изготовлении сопла своими руками часто используют в качестве исходной заготовки отработанную свечу от автомобильного двигателя, удаляя из неё металлический корпус.

При этом не учитывают, что керамика в конструкции свечи рассчитана на работу с газовым потоком, в котором отсутствуют твёрдые абразивные частицы.

Поэтому стойкость таких керамических сопел, изготовленных своими руками, не превышает нескольких часов.

Более работоспособным является вариант с твердосплавными соплами, которые изготавливаются из карбида вольфрама.

Поверхностная твёрдость таких изделий достигает 85…90 HRA, при поверхностной прочности по изгибу до 1400…1600 МПа.

Недостаток таких решений – высокая чувствительность карбидов вольфрама к температуре.

При повышении температуры до 80…100ºС (что вполне вероятно при длительной пескоструйной обработке) на поверхности сопла могут появиться температурные трещины. Стойкость сопел из твёрдых сплавов достигает 750…800 ч.

Наилучший вариант – изготовить сопло из карбида бора.

При примерно такой же твёрдости и прочности, карбиды бора выгодно отличаются своей высокой устойчивостью от температурных перепадов, поэтому сохраняют свою работоспособность при температурах 600…750ºС.

Небезынтересно сравнить и цены на сопла пескоструйных установок.

Промышленные изделия из карбида бора в зависимости от длины, профиля и диаметра внутреннего отверстия можно приобрести за 1200…1600 руб., а твердосплавные сопла – за 2500…7000 руб.

Источник: http://proinstrumentinfo.ru/soplo-dlya-peskostrujnogo-apparata-svoimi-rukami-tsena-karbid-bora/

Кавитационный теплогенератор: обзор моделей и изготовление своими руками

Разнообразные способы экономии энергии или получения дарового электричества сохраняют свою популярность.

Благодаря развитию Интернета информация о всевозможных «чудо-изобретениях» становится все доступнее.

Одна конструкция, потеряв популярность, сменяется другой.

Сегодня мы рассмотрим так называемый вихревой кавитационный генератор — устройство, изобретатели которого обещают нам высокоэффективный обогрев помещения, в котором оно установлено.

Что это такое? Данное устройство использует эффект нагрева жидкости при кавитации — специфическом эффекте образования микропузырьков пара в зонах локального снижения давления в жидкости, происходящем либо при вращении крыльчатки насоса, либо при воздействии на жидкость звуковых колебаний. Если Вам когда-либо доводилось пользоваться ультразвуковой ванной, то Вы могли заметить, как ее содержимое ощутимо нагревается.

Реальность использования кавитации для нагревания

В Интернете распространены статьи о вихревых генераторах роторного типа, принцип действия которых состоит в создании областей кавитации при вращении в жидкости крыльчатки специфической формы. Жизнеспособно ли данное решение?

Начнем с теоретических выкладок.

В данном случае мы расходуем электроэнергию на работу электродвигателя (средний КПД — 88%), полученную механическую энергию же частично тратим на трение в уплотнениях кавитационного насоса, частично — на нагрев жидкости вследствие кавитации.

То есть в любом случае в тепло будет преобразована лишь часть потраченной электроэнергии.

Но если вспомнить, что КПД обычного ТЭНа составляет от 95 до 97 процентов, становится понятным, что чуда не будет: гораздо более дорогой и сложный вихревой насос окажется менее эффективен, чем простая нихромовая спираль.

Источник: https://steelfactoryrus.com/soplo-lavalya-svoimi-rukami/

Сопло для пескоструйного аппарата. Как найти самое долговечное?

Сопло лаваля своими руками

Качественная поверхностная очистка металлических поверхностей концентрированной струёй песка невозможна, если неверно определены параметры сопла – выходной части устройства.

Сопло для пескоструйного аппарата – самая быстроизнашивающийся его деталь, долговечность которой, в зависимости от материала и расхода воздушно-песчаной смеси, не превышает 800…1000 часов, если учесть что оно правильно подобрано.

О выборе, сегодня, и пойдёт речь в нашей статье.

Расчёт сопел современных ракетных двигателей

Сопло лаваля своими руками
Сопло ракетного двигателя- техническое приспособление, которое служит для ускорения газового потока, проходящего по нему до скоростей, превышающих скорость звука. Основные виды профилей сопел приведены на рисунке: По причине высокой эффективности ускорения газового потока, нашли практическое применение сопла Лаваля. Сопло представляет собой канал, суженный в середине.

В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами: В ракетном двигателе сопло Лаваля впервые было использовано генералом М. М. Поморцевым в 1915 году. В ноябре 1915 года в Аэродинамический институт обратился генерал М. М. Поморцев с проектом боевой пневматической ракеты.

Ракета Поморцева приводилась в движение сжатым воздухом, что существенно ограничивало ее дальность, но зато делало ее бесшумной. Ракета предназначалась для стрельбы из окопов по вражеским позициям. Боеголовка оснащалась тротилом.

В ракете Поморцева было применено два интересных конструктивных решения: в двигателе имелось сопло Лаваля, а с корпусом был связан кольцевой стабилизатор.

Подобные конструкции используются и в настоящее время, но уже с твёрдотопливным двигателем и системой автоматического наведения: Однако проблемы остались старые, но уже в современном исполнении: ограниченная дальность до 3 км., наведение и удержание цели в условиях хорошей видимости, что для настоящего боя не реально, не защищённость от электромагнитных заградительных помех и, наконец, но не в последнюю очередь, высокая стоимость.

Теоретические основы

Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании специальных газодинамических расчётов.

Основное уравнение, связывающее градиент площади сечения, градиент скорости и число Маха, следующее: где: S – площадь сечения сопла; v – скорость газа; M – число Маха (отношение скорости газа в какой-либо точке потока к скорости звука в этой же точке).

Анализируя это соотношение, получаем, что в сопле Лаваля могут осуществляться следующие режимы течения: 1) M 0, тогда 1 – поток на входе сверхзвуковой:

а) 0. Сверхзвуковой поток в расширяющемся канале ускоряется.
3) = 0 – самое узкое место сопла, минимальное сечение.

Тогда возможно либо М = 1 (поток переходит через скорость звука), либо = 0 (экстремум скорости). Какой из режимов реализуется на практике, зависит от перепада давлений между входом в сопло и окружающей средой. Если давление, достигаемое в критическом сечении, превышает наружное давление, то поток на выходе из сопла будет сверхзвуковым. В противном случае он остается дозвуковым. [2]

— условие сверхзвукового истечения.

где: p* – давление торможения (давление в камере); pкр – давление в критическом сечении сопла; pнар – давление в окружающей среде; k – показатель адиабаты. Если известны параметры в камере сгорания, то параметры в любом сечении сопла можно узнать по следующим соотношениям:

давление:

или ;

температуру:

или ;

плотность:

или ;

скорость:

или .

В этих формулах – λ – приведенная скорость, отношение скорости газа в данном сечении сопла к скорости звука в критическом сечении, R – удельная газовая постоянная. Индексом «*» обозначены параметры торможения (в данном случае – параметры в камере сгорания).

Постановка задачи

1. Рассчитать параметры течения потока газов в сопле Лаваля: для этого профиль сопла Лаваля разбивается на 150 контрольных точек – . Разбиение осуществляем таким образом, чтобы минимальное сечение располагалось в точке .

Определяются значения газодинамических функций давления, плотности и температуры в каждом сечении. 2.

Расчёты выполнить средствами высокоуровневого свободно распространяемого языка программирования Python по следующей расчётной схеме и исходным данным: Рисунок 1-Профиль сопла Лаваля Таблица 1-Исходные данные Приведенные исходные данные носят демонстрационный характер.

Расчёт сопла Лаваля средствами Python

Листинг для построения профиля и площади проходного сечения сопла Лаваля#!/usr/bin/env python#coding=utf8import matplotlib.pyplot as pltimport matplotlib as mplmpl.rcParams['font.family'] = 'fantasy'mpl.rcParams['font.fantasy'] = 'Comic Sans MS, Arial'import numpy as npfrom math import *alfa=21.0#Угол суженияbeta=11.5#Угол расширенияrkr=1.1#Радиус критического сеченияR0=2*rkrr1=0.5*rkr# Радиус округления сужающейся части соплаr2=0.8*rkr# Радиус округления расширяющейся части соплаye=rkr+r2L=1.2*R0#Длина прямого участка сопла Лаваляx0=0y0=R0xa=Lya=y0xc1=xayc1=ya-r1xc=xa+r1*cos(radians(90-alfa))yc=yc1+r1*sin(radians(90-alfa))yd=ye-r2*sin(radians(90-alfa))xd=xc+(yc-yd)/tan(radians(alfa))xc2=xd+r2*sin(radians(alfa))xe=xc2xf=xe+r2*cos(radians(90-beta))yf=ye-r2*sin(radians(90-beta))def R(x): if x0

Источник: https://habr.com/post/347086/

1. Введение

Сопло Лаваля – техническое приспособление, которое служит для ускорения газового потока проходящего по нему до скоростей, превышающих скорость звука. Широко используется на некоторых типах паровых турбин и является важной частью современных ракетных двигателей и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателей.

Сопло представляет собой канал, суженный в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами. Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании специальных газодинамических расчётов.

Сопло было предложено в 1890 г. шведским изобретателем Густафом де Лавалем для паровых турбин. В ракетном двигателе сопло Лаваля впервые было использовано генералом М. М. Поморцевым в 1915 г.

Феномен ускорения газа до сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля был обнаружен в конце XIX в. экспериментальным путём. Позже это явление нашло теоретическое объяснение в рамках газовой динамики.

2. Общие сведения

При анализе течения газа в сопле Лаваля принимаются следующие допущения:

— газ считается идеальным;

— газовый поток является изоэнтропным (то есть имеет постоянную энтропию, силы трения и диссипативные потери не учитываются) и адиабатическим (то есть теплота не подводится и не отводится);

— газовое течение является стационарнымым и одномерным, то есть в любой фиксированной точке сопла все параметры потока постоянны во времени и меняются только вдоль оси сопла, причём во всех точках выбранного поперечного сечения параметры потока одинаковы, а вектор скорости газа всюду параллелен оси симметрии сопла;

— массовый расход газа одинаков во всех поперечных сечениях потока;

— влиянием всех внешних сил и полей (в том числе гравитационного) пренебрегается;

— ось симметрии сопла является пространственной координатой.

На входе в сопло поток движется с дозвуковой скоростью. В критическом сечении скорость потока достигает скорости звука a, называемой критической скоростью звука. Отношение скорости  к критической скорости a называют коэффициентом скорости

. (1)

Отношение площадей, занятых невязким ядром в критическом и анализируемом сечениях, представляет собой газодинамическую функцию q()

, (2)

где dкр, d – диаметры критического и анализируемого сечений соответственно, мм;

*кр, * – толщина вытеснения пограничного слоя критического и анализируемого сечений соответственно, мм.

При расчете функций q() в первом приближении величины *кр и * принимают равным 0, а в последующих приближениях их значения определяются из расчета пограничного слоя.

Максимальное значение, равное 1 функция q() принимает в критическом сечении. В этом же сечении коэффициент скорости  равна 1.

Связь между функцией q() и коэффициентом скорости  выражается соотношением

, (3)

где k – показатель адиабаты (для воздуха k = 1,4, для продуктов сгорания k = 1,33).

Получить точное аналитическое решение уравнения (3) невозможно. Искомое решение может быть найдено методом последовательных приближений.

Суть метода состоит в замене уравнения вида f(x) = 0 эквивалентным уравнением x = f(x).

Переход от уравнения (3) к эквивалентному уравнению может быть выполнено двумя способами

; (4)

. (5)

Корень схеме (4) или (5) отыскивается методом последовательных итераций с многократным использованием итерационной формулы

. (6)

где n – первое приближение.

Итерационный процесс сходится, если при.

Итерационный процесс заканчивают при достижении условия

, (6)

где  — заданная погрешность вычислений.

В сужающейся части сопла Лаваля, где поток движется с дозвуковой скоростью, а коэффициент скорости  принимает значения меньше 1, сходимость решения обеспечивает схема (4). В расширяющейся части сопла Лаваля, где поток движется со сверхзвуковой скоростью, а коэффициент скорости  принимает значения больше 1, сходимость решения обеспечивает схема (5).

По найденному значению коэффициента скорости для данного сечения сопла Лаваля рассчитывают газодинамичские функции

; (7)

; (8)

. (9)

Критическая скорость aкр равна

, (10)

где R – газовая постоянная; T* — температура заторможенного потока, К.

Газовая постоянная 1 кг рабочего тела равна

, (11)

где  — молярная масса рабочего тела. Для воздуха  = 29 кг/кмоль.

Массовый расход рабочего тела в анализируемом сечении сопла рассчитывается по формуле

, (12)

где — площадь сечения потенциального ядра, м2;

Входящий в выражение (12) коэффициент m определяют по выражению

. (13)

Абсолютные значения скорости в ядре потока, его давление, температура и плотность определяют по выражениям

(14)

Найденные значения параметров могут быть использованы при расчете пограничного слоя в качестве граничных условий на его внешней границе.

Источник: https://stroyka.ahuman.ru/soplo-lavalja-svoimi-rukami/

Сопло для пескоструя: правила выбора и изготовление своими руками

Сопло лаваля своими руками

Сопло, которое используется для оснащения пескоструйного аппарата, является важнейшим элементом конструкции такого устройства.

Только правильно подобранное сопло позволит вам наиболее эффективно использовать пескоструйный аппарат по его прямому назначению: для очистки различных поверхностей от загрязнений, старых покрытий, следов коррозии, их обезжиривания и подготовке к дальнейшей обработке.

Для каждого применения можно подобрать сопло определенного диаметра, в зависимости от фракции используемого песка

Задачи, которые решает сопло пескоструйное, заключаются в сжатии и разгоне до требуемой скорости смеси, состоящей из воздуха и абразивного материала, а также в формировании рабочего пятна и его насыщении абразивом, воздействующим на поверхность обрабатываемого изделия.

В зависимости от размеров поверхности, которую необходимо подвергнуть пескоструйной обработке, в соплах могут быть выполнены отверстия различных типов.

Так, для обработки узких поверхностей применяют сопла с одинаковым диаметром по всей длине, а для очистки поверхностей большой площади используют изделия, отверстия в которых имеют больший диаметр на входе и выходе (тип «Вентури», разработанный в середине прошлого века).

Как правильно выбрать сопло для пескоструйной обработки

Выбирая сопло для своего пескоструйного аппарата, учитывайте тот факт, что самые недорогие изделия являются и самыми недолговечными. Такие сопла в итоге обойдутся вам дороже качественной продукции, особенно если вам предстоит выполнить большой объем работ.

Пескоструйные износостойкие сопла из карбида вольфрама

Для бытовых целей подходят сопла из чугуна и керамики. Многие домашние умельцы даже самостоятельно изготавливают керамические сопла, используя для этого отработанные свечи зажигания. Для того чтобы из такой свечи сделать сопло, достаточно удалить из ее керамической оболочки металлический электрод.

Используя для пескоструйного аппарата чугунные и керамические сопла, следует иметь в виду, что из-за своего ускоренного износа они увеличивают расход как воздуха, так и абразива, поэтому их не рекомендуется применять при выполнении масштабных работ.

Дорогостоящие сопла из карбида бора и карбида вольфрама отличаются не только высочайшей долговечностью, но также и тем, что их можно использовать практически с любым абразивным материалом, за исключением карборунда и окиси алюминия.

Этим, собственно, и объясняется достаточно высокая стоимость таких сопел для пескоструйного аппарата, которые способны прослужить очень долго, не теряя своих характеристик, не увеличивая расход абразивного материала и воздуха.

Применение таких изделий целесообразно во всех ситуациях, когда требуется выполнить большой объем работ по очистке различных поверхностей.

Источник: http://met-all.org/oborudovanie/prochee/soplo-dlya-peskostrujnogo-apparata-svoimi-rukami.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.