Характеристики  водо-водяных струйных насосов и   гидроэлеваторов. Принцип  работы гидроэлеватора с функцией вакуумного насоса.

После публикации статьи про лабораторный «водоструйный вакуумный насос» возникла  теоретическая основа для рассмотрения  принципа работы и более широкой группы водо-водяных «струйных эжектирующих насосов».

Про вакуумные гидроструйные насосы (см. ссылку).

К этой группе водо-водяных струйных насосов относятся также и «элеваторы» для систем отопления.

При всей простоте конструкции водоструйных насосов есть некоторые  отличия от вакуумных водоструйных насосов, затрудняющие  анализ их работы.

Начнём с простейших водоструйных насосов.

Струйными насосами могут быть как водо-водяные, так и водо-газовые или газо-газовые насосы.(см.рис.1.)

рис.1
рис.1

Рис.1.  Насос общего профиля с  углом раструба 3 градуса в начале и 20 градусов в конце. Элеватор с углом раструба диффузора 15 градусов. Угол  раструба диффузора у парового инжектора 8 градусов.

Струйными  насосами со сжатым воздухом могут перекачивать даже сыпучие материалы:  цемент, муку, песок и  мелкую щебёнку.

Водо-водяными струйными насосами ведут размыв грунтов на дне водоёмов, откачивают  нечистоты из колодцев и трюмов, и даже перекачивают рыбу на рыболовецких судах. (см.рис.2-9.)

рис.2
рис.2

Рис.2. Страница из учебника по водоструйным насосам. Интересно упоминание «рыбонасосов» в перечислении сфер применения. Струйный насос такой конфигурации имеет способность к  вакуумированию (всасыванию воздуха) и самоподсосу воды по шлангу с больших глубин до 8м, но только если на выходном  конце эжектора имеется водонапорный шланг достаточной длины, который полностью заполнен водой. Без шланга на выходе  эжектирующая струя ничего не эжектирует, а просто свободно вылетает на улицу. Такой водоструйный эжектор  со шлангом имеет сходство с лабораторным вакуумным насосом. Угол раструба диффузора 8 градусов.

 

рис.3
рис.3

Рис.3. Схема работы эжекционного насоса.

рис.4
рис.4

Рис.4. Чертёж инжектирующей насадки для колодезной части инжекционного насоса. Примечательно, что конусный диффузор на выходе из горла эжектора отсутствует, а есть простой по форме  переход с  узкой трубы горла на более широкий   штуцер под шланг с простой фаской под 45 градусов.

 

рис.5
рис.5

Рис. 5. Донный  эжекционный насос для откачки ила и песка со дна водоёма.

рис.6
рис.6

Рис. 6. Донный  эжекционный насос для откачки ила и песка со дна водоёма или нечистот из колодца.

рис.7
рис.7

Рис. 7. Водоструйный насос  с дополнительной фронтальной струёй для размыва грунта на дне водоёма или  даже на берегу с возможностью отсоса размытой пульпы.

рис.8
рис.8

Рис. 8. Самодельный водоструйный насос для откачки донных отложений (старательская золотодобыча) с отдельным соплом для размыва грунта на дне .

рис.9
рис.9

Рис. 9. Самодельный водоструйный насос для откачки донных отложений (старательская золотодобыча).

Образование вихревого потока в эжектирующей струе

Следующий чертёж примечателен тем, что  я смотрел  видео, где  демонстрировался пуск эжектирующей струи на  реальном  образце  ВВЭН,изготовленным по этому чертежу .

При пуске с сухим водозаборным раструбом внутри ВВЭН видно струю из эжектирующего сопла. 

Так вот  при этом пробном пуске я ожидал увидеть  плотную цилиндрическую струю из узкого сопла, но в реальности получился широкий веер мелих брызг , как от вихревой форсунки.

  Такое разбрызгивание  быстрой струи возможно только при сильном закручивание потока, что и происходит с  водой при прохождении  поворота трубы на 180 градусов перед соплом. (см.рис.10)

рис.10
рис.10

Рис. 10. Чертёж на самодельный водоструйный насос для откачки донных отложений (старательская золотодобыча).

Получается, что проход    воды через обычный круто загнутый отвод под сварку вызывает  закручивание потока, которое в заужение сопла  приобретает очень высокую угловую скорость вращения при сохранении  приобретённого в повороте импульса вращения.

Именно вращение струи  делает из плотной цилиндрической струи веер  мелких брызг.

О проходе поворота с закручиванием потока в спираль я говорил в одной из предыдущих статей.

Разрываемая центростремительным ускорением сильно закрученная струя внутри горла ВВЭН обретает свойство некого миксера, который даёт эффект  принудительного смешивания эжектирующей струи с подсасываем в горло объёмом транспортируемой воды.

То есть потоки  воды в горловине ВВЭН перемешиваются не просто из-за вязкого  трения в соседних струях  на разных скоростях, но и прямым вбиванием отдельных капель  осевого потока на высокой скорости в  соседние слои в радиальном направлении.

При этом резкий поворот трубы эжектирующего потока перед ВВЭН обычно делается из компоновочных соображений, а не из-за глубокого гидравлического расчёта. Но при этом такой разворот трубы на 180 градусов чисто случайно оказывает сильное положительное влияние на интенсивность эжекции и в целом на характеристики работы всего ВВЭН.

Водоструйный грязесос с прямым шлангом

К данной категории относятся простейшие устройства для отсасывания грязных вод из колодцев и водоёмов (см.рис.11-12.)

 

рис.11
рис.11

Рис.11. Простейший водоструйный  инжекционный насос без отводящего шланга.

рис.12
рис.12

Рис.12. Тот же простейший водоструйный  эжекционный насос с присоединённым пластиковым  шлангом для откачки нечистот из колодца.

Приведённый на фото «водо-водоструйный эжекционный насос» (далее ВВЭН)   имеет только прямой участок после всасывающей воронки, переходящий в шланг без каких либо диффузоров.

Глубина откачки такого колодезного пульпососа более 2м.

Расход воды и скорость струи при работе такого ВВЭН достаточно велики, так что и потери напора на разгон струи при входе в воронку тоже будут весьма существенны.

Потребуется учесть ещё потери по длине трубы постоянного диаметра, так как при достаточно высокой скорости потока сопротивление может быть достаточно большим даже у пластиковой трубы Ф40мм.

Для данной модели нет никаких точных данных по геометрии и расходно-напорным характеристикам, чтобы можно было хоть что-то для него посчитать.

Так что перейдём к другим  моделям  ВВЭН.

Водоструйный насос для золотодобычи: промывочная драга

Другим прикладным вариантом применения простейшего ВВЭН является водоструйный насос  для отсоса песко-водяной пульпы со дна водоёма.

Малые ВВЭН такого типа применяют при кустарной добыче золотого песка на небольших ручьях. (см.рис.13-14)

 

рис.13
рис.13

Рис.13. Плавучая промывочная драга для золотодобычи на речных россыпях (фото комплекта).

рис.14
рис.14

Рис.14. Промывочная драга для золотодобычи на речных россыпях ( схема  работы).

Труба донного шланга от драги идёт без резких изгибов.

Также без резких поворотов обходятся и на узле эжектирующего подмеса струи  в ВВЭН.

Сам ВВЭН выполнен на дальнем от места всасывания конце шланга. Так весь шланг стоит под разряжением, а эжектирующая  струя от мотопомпы подводится  под малым углом входа почти перед самым выбросом потока воды наружу в лоток. (см.рис.15.)

рис.15
рис.15

Рис. 15. Крупный план на узел подключения эжектирующей струи от мотопомпы к ВВЭН драги. Вход эжектирующей струи производится в общую металлическую трубу постоянного диаметра под очень острым углом.

 

Донный отсос работает при малых коэффициентах подмеса (возможно 1:1) с малым давлением (предположительно 0,5 бар=10м/с в струе) и большим расходом воды от мотопомпы.

 При этом основная длина  всасывающего шланга работает на транспортировку только полезной пульпы, а эжектирующая струя от насоса подмешивается уже только перед самым выбросом пульпы в промывочный лоток.

Такое  применение пассивного подводного рукава сильно повышает общую эффективность системы, резко снижая потери на сопротивление движению половинного объёма воды по шлангу.

Уровень гидростатического давления в  ВВЭН драги невелик, так как нужно преодолеть подъём выше уровня воды всего на 0,5=0,7м до выхода в лоток.

 Кроме плавающих драг встречаются и наземные варианты для работы на совсем мелких ручьях, где плавать просто негде, а сам лоток можно установить прямо на дно ручья рядом с зоной промывки. (см.рис.16.)

рис.16
рис.16

Рис.16. Береговая промывочная драга для золотодобычи на речных россыпях с комплектом водяного оборудования.

Часто помпа может быть установлена достаточно далеко от зоны промывки, что делает нерациональным совместное размещение на одной раме промывочного лотка и мотопомпы.

Если  мотопомпа установлена достаточно далеко от промывочного лотка на водозаборной яме, а сам ручей очень мелкий, то бывает удобно использовать вариант с установкой ВВЭН на нижнем всасывающем конце  трубы. (см.рис.17.)

рис.17
рис.17

Рис. 17.Промывочная драга малой производительности для работы на мелких ручьях. Такой лоток устанавливается непосредственно на дно ручья рядом с разрабатываемым участком дна, а мотопомпа устанавливается в отдаление, там где возможен забор воды (водозаборная яма на дне ручья или омут на перекате).

В такой компоновке резко снижается производительность драги из-за способа подключения  ВВЭН к системе, так как толстый и уже напорный шланг должен на большей длине прокачивать удвоенный объём смеси: пульпа со дна + эжектирующая струя.

Но в такой конфигурации есть и явные преимущества на мелких ручьях, так как  короткий всасывающий конец позволяет лучше работать на мелководьях с частым осушением всасывающего конца шланга при его перестановке с места на место. (см.рис.18-19.)

рис.18
рис.18

Рис.18. Крупный план на концевой ВВЭН  драги с подключенными напорным рукавом от мотопомпы и спиральный отводящий шланг для отсасываемой пульпы.

рис.19
рис.19

Рис.19. Менее эффективная схема  плавающей промывочной драги, где ВВЭН установлен на нижнем конце всасывающего шланга. Работать отсасывающим концом драги с двумя прицепленными жёсткими шлангами (один из шлангов жёсткий от сильного  избыточного давления внутри другой жёсткий из-за большого диаметра при небольшом давление)  значительно сложнее, чем с одним широким шлангом без давления внутри.

Каких-то подробных характеристик  для этих драг я не нашёл, так что анализ механизма работы ВВЭН придётся делать по другим, более распространённым в практике устройствам.

Важно то, что данные ВВЭН для пульпососов разных версий вообще не имеют сужений (горла) в своих конструкциях.

Гидроэлеватор Г-600 для пожарных машин

Кроме полукустарных грязесосов и промысловых драг ВВЭН  широко применяются и в куда более прагматичных и регламентированных ситуациях, а именно в пожарных машинах для забора воды из открытых водоёмов.

Для пожарных машин характеристики  ВВЭН по производительности и напору жёстко нормированы и регулярно проверяются на специальных испытательных стендах, на учениях и при реальных пожарах, а потому именно эти характеристики пожарных ВВЭН мы и будем рассматривать подробно.

Ниже представлены несколько картинок, которые весьма подробно рассказывают и показывают внешний вид, устройство и способы применения пожарных ВВЭН типа Г-600 (см.рис.20-25.)

рис.20
рис.20

Рис. 20. Гидроэлеватор Г-600А с  круглым узлом подключения всасывающего рукава большого диаметра.

рис.21
рис.21

Рис. 21. Гидроэлеватор Г-600А с  прямоугольной решёткой на участке всасывания, для забора воды  из мелких водоёмов, включая большие  лужи  на полу  от пролитой при тушении пожаров воды.

рис.22
рис.22

Рис. 22. Плакат с  ТТХ и схемами применения  пожарного Гидроэлеватора Г-600А.

Рис. 23. Картинка с детальной схемой применения  пожарного Гидроэлеватора Г-600А от пожарного пруда.

рис.24
рис.24

Рис. 24. Картинка со схемой применения  пожарного Гидроэлеватора Г-600А от пожарного пруда.

рис.25
рис.25

Рис. 25. Фото применения  пожарного Гидроэлеватора Г-600А от пожарного пруда. Видно два Г-600 на дне пруда. Шланги к Г-600 уже покдлючены, но вода по ним ещё не пущена.

Из заявленных характеристик сразу можно сказать, что Г-600 – это не просто ВВЭН, а ещё и «Вакуумный струйный насос»!

Про вакуумные струйные насосы и принципы их работы была предыдущая статья.

Так в режиме пуска ВВЭН при водозаборе из водоёма через толстый рукав (без затопления Г-600 в водоёме) первоначально Г-600 способен самостоятельно высосать воздушную пробку до разрежения  с абсолютным давлением ниже 0,1 бар (10кПа), тем самым подсосав воду из пруда на высоту до 8м от среза воды до входа в ВВЭН.

Рабочие характеристики пожарного ВВЭН типа Г-600

Для анализа работы Г-600 необходимы более вразумительные расходно-напорные характеристики, чем указано в паспортных данных на приведённых картинках.

Такие более подробные  данные  о ВВЭН типа Г-600 я нашёл  в виде графиков  напора ВВЭН  в зависимости от давления  насоса пожарной машины и расхода подмеса в  сам ВВЭН (см.рис.26.

Рис.26. Графики рабочих  характеристик гидроэлеватора Г-600А.

Гидродинамика работы пожарного гидроэлеватора Г-600А

Движущей силой в любом ВВЭН является импульс высокоскоростной водяной струи, подаваемой из сопла малого диаметра   в широкое горло ВВЭН  и  далее в ещё более толстую отводящую трубу. (см.рис.27.)

 

рис.27
рис.27

 Рис.27. Чертёж ВВЭН типа Г-600 с коротким цилиндрическим горлом и длинным  диффузором с малым углом конуса (оценочно около 8 градусов).

Откачиваема из водоёма вода заходит в горло ВВЭН по  всасывающей воронке, что возможно только при наличии в горле ВВЭН отрицательного давления по отношению к гидростатическому давлению атмосферы вне воронки.

Это отрицательное давление (разрежение) создаётся за счёт торможения высокоскоростного потока воды из сопла при проходе по горлу ВВЭН.  

По мере торможения эжектирующей струи в горловине ВВЭН происходит  расширение  её сечения, а это влечёт уменьшение доли площади  подсасываемого потока и  увеличение его скорости.

Если считать, что вторичный поток G2 получил разгон уже на входе в горло, то обмен импульсом между струёй G1 и подсасываемым потоком G2 в горле происходить уже не будет.

То есть внутри горловины  меняется распределение площадей по сечению ВВЭН между эжектирующей струёй и подсасываемой водой без их взаимного перемешивания.

Получается, что цилиндрическая горловина- это не зона обмена импульсом между эжектирующим и подсасываемым потоками воды, а  зона торможения струи G1 от противодавления на выходе и разрежения на входе. Хотя при этом в итоге на выходе из горловины  S2 должен идти единая смешенная струя с одинаковой усреднённой скоростью V2.

Именно эта усреднённая скорость  смешенного потока на выходном срезе горла ВВЭН определяет как разрежение до входа в горло ВВЭН, так и статический напор при выходе потока из горла в широкую отводящую трубу.

Способность создавать статический напор на срезе горла ВВЭН не зависит от диаметра отводящего трубопровода. Так что ВВЭН может нагнетать давление в сосуды неограниченного сечения, то есть даже непосредственно в большие  ёмкости и баки.

Распределение  скоростей потоков по длине горла ВВЭН

В начальный момент эжектирующая струя имеет минимальное сечение S1 при максимальной скорости  самой струи на срезе узкого сечения раструбного горла  ВВЭН.

 Скорость струи в сечении сопла S1 определяется только избыточным давлением в напорной трубе от насоса пожарной машины.

Далее по ходу горла рассматриваем отдельно потоки воды G1 от сопла и поток G2 из подсасывающей воронки.

Разгон воды на входе в горло по воронке осуществляется за счёт разрежения в горле ВВЭН при подпоре внешним  атмосферным давлением 100кПа (1 бар).

дРп=(1+Кп)*Vп^2*q/2

Где Кп=0,09…0,06 – это коэффициент  потерь из таблицы сопротивлений для строки III- конического сужения , который мы будем учитывать далее в расчётах. (см.рис.28.)

Для  понимания сути различных коэффициентов имеется пояснительная картинка (рис.29)

Для местных сопротивлений в закрытых трубопроводах имеется отдельная таблица сопротивлений (см.рис.30.)

рис.28
рис.28

Рис.28. Таблица  параметров истечения из различных насадков по материалам учебника для ВУЗов по специальности «Основы гидравлики и гидропривода».

рис.29
рис.29

Рис. 29. Картинка с наглядным объяснением смысла коэффициентов  для струи из насадков.

рис.30
рис.30

Рис. 30. Таблица местных сопротивлений в гидравлике. Для расширения дано только внезапное расширение (п.2), тогда как для сужения есть вариант  с коническим заходом (п.3) и  дросселирование с плоской диафрагмой (п.1)

 

Когда подсасываемый поток уже разогнался по воронке, то в начальной части горла ВВЭН он занимает площадь

Sп=Sп2-S1 

Где Sп- это площадь входного сечения горла ВВЭН, которое занимает посасываемый поток G2.

Скорость   подсасываемого потока до смешивания будет:

Vп=G2/Sп= G2/ (Sп2-S1 )

Эжектирующая струя определяет импульс общего потока в горле ВВЭН, тогда как объём подмеса отсасываемой воды определяет кратность снижения общей скорости V2 потока Gc=G1+G2 на выходе из горла в сечение S2 от скорости V1 эжектирующей струи в сечение S1.

Тогда по закону сохранения импульса можно записать:

V1*G1=V2*(G1+G2)

Где V1- скорость эжектирующей струи на сопле, V2-скорость смеси на выходе из горла ВВЭН, G1-массовый секундный расход эжектирующей струи, G2- массовый секундный расход подсасываемой струи.

Получилась, что Vп- это  третья скорость, с ролью которой необходимо разобраться.

Изначально предполагалось, что при  движении от входа ВВЭН будет происходить постепенное смешивание  быстрого потока G1  и медленного потока G2, при этом будет создаваться коническая структура смешенной воды со скоростью Vпром, где-то  между V1 и Vп.

Сечения Sп2 и S2 должны отличаться на величину изменения сечения потока G1 от начальной скорости V1 до скорости V2.

Тогда можно записать отношения диаметров горла:

Sп2=G2/V2+G1/V1= (G2*V1+G1*V2)/(V1*V2)

S2=(G2+G1)/V2

Откуда отношений сечений горла будет:

S2/Sп2=((G2+G1)/V2)/(G2*V1+G1*V2)/(V1*V2)= V1*V2*((G2+G1)/V2)/(G2*V1+G1*V2)

Сократив одноименные множители в числителе и знаменателе получим:

S2/Sп2 =V1*(G2+G1)/ (G2*V1+G1*V2)

Для ВВЭН типа Г-600 где номинал G2=600л/мин, G1=550л/ммин , а скорость V1=38м/с при давлении 8 бар и V2=11м/с при  максимальном расчётном напоре, откуда отношение  сечений составит:

 S2/Sп2=38*(600+550)/ (600*38+550*11)=1,51

Или отношение диаметров :

D2/Dп=(S2/Sп)^0,5=1,23

Данный показатель весьма близок с размерами конусного горла пожарного ВВЭН версии Г-600 под шланг на всасывание (см.рис.).

Таким образом получается, что весь подмес G2 разогнался до скорости V2 уже на входе из раструба в горло за счёт разрежения в самом горле.

При этом торможение  струи G1 в горле должно создаваться вовсе не перемешиванием медленной струи с быстрой (как это предполагалось ранее), а за счёт тормозящего статического противодавления в отводящем рукаве.

Выходит, что  высокий напор эжектирующая струя способна создавать в горле ВВЭН только при наличии уже созданного ранее противодавления снаружи.

Это удивительный результат!

И опять всё можно объяснить без привлечения выдуманного «Закона Бернулли».

Статическое давление на выходном срезе горла ВВЭН

Перемещение  подсасываемого потока  происходит за счёт импульса струи из сопла, при этом струя создаёт постоянно действующую эжектирующую силу Fэ2 на выходе из горла по закону Ньютон:

Fэ2=dm*V/dt=G1*(V1-V2)

Также можно выразить и  противодействующую силу для разгона подсасываемой в горло воды :

Fп2=G2*(0-V2*(1+Кп))= -G2*V2*(1+Кп)

Так как нам известна площадь сечения горла S2, то можем перейти от силы к статическому напору:

Рэ2=Fэ2/S2= G1*(V1-V2)/S2

Сила от разгоняемого подмеса G2   имеет знак минус, что говорит о её характере - сопротивления, тогда и давление Рп2 тоже будет имет отрицательный вид от базового уровня атмосферы, хотя сама сила Fпа также отнесена к  выходному сечению горла S2:

Рп2= Fп2/S2= -G2*V2*(1+Кп)/S2

Общее  статическое давление  за ВВЭН на срезе горла S2 будет суммой Рэ2  и Рп2:

 Р2=Рэ2+Рп2= (G1*(V1-V2)/S2) –(G2*V2*(1+Кп)/S2)= (G1*(V1-V2) – G2*V2*(1+Кп))/S2

Для пожарного ВВЭН типа Г-600 нам известны номинальные расход G1=550л/мин и G2=600л/мин, а также известно номинальное давление от мотопомпы Р1=0,8 МПа (8 бар), что позволяет найти скорости V1.

Р1= q*V1^2/2

Откуда получим V1:

V1=(P1*2/q)^0,5

 Геометрический размер приблизительно оценим по чертежу, зная  что выходное сечение  имеет внутренний размер Ф77 мм для напорного  рукава Ду80 мм.  

При табличном расчёте будем плавно менять показатель S3/S2 от единицы  (ВВЭН без заужения горла) до конечной величины с максимально узким горлом, где S2 уже не пропустит  поток G2 по превышению скорости V2>V1/(1+U).

Расчёт сведём в таблицу и график ( см.рис.31-32)

рис.31
рис.31

Рис. 31.График характеристик ВВЭН типа Г-600 с подсосом G2=600л/мин по  параметрам: Р3 (м.вод.ст) –Синий, КПД (%)- Оранжевый, Отношение  площадей S3/S2- Серый. По оси Х  выставлены номера строк по расчётной таблице.

рис.32
рис.32

Рис. 32. Расчётная таблица работы ВВЭН  типа Г-600 для пожарной машины  с подсосом G2=600л/мин.

Красным отмечены ячейки, где достигнут предел заужения S3/S2, когда параметр Р2 становится отрицательным, то есть импульса струи G1*V1 не хватает  для разгона подсасываемого расхода G2 до скорости V2.

 Жёлтая строка (№9)- режим с максимальным напором от ВВЭН в рукав и  максимальным КПД перекачки подмеса G2, что достигается при соотношении S3/S2=2,6.

Коричневые ячейки- зона с риском кавитации в горле.

В коричневой зоне расчётный  скоростной напор подмеса G2 в горле превышает атмосферное давление, то есть нужен либо подпор от затопления ВВЭН в водоём на большую глубину до 6-7м, либо реальный подмес сократится сам, а в горле будет  вакуум с кипением холодной воды (кавитация).

Об этой рекомендации по заглублению  элеватора Г-600 в водоём на глубину 5м есть даже сообщение на странице госорганизации «Противопожарной службы» на сайте «Вконтакте» (см.рис.33.)

 

рис.33
рис.33

Рис.33. Рекомендации по работе с Г-600 от компании «Пожарная техника»

Неустойчивость  работы ВВЭН без подпора сверху и пульсации давления

Неустойчивые режимы весьма характерны для работы Г-600 не только при кавитации, но и при  недостаточном сопротивление в отводящем рукаве, когда  пожарная машина находится близко к водоёму и с малым перепадом по высоте.

При недостатке противодавления в рукаве мощная струя G1 пробивает горло ВВЭН без торможения, а смешивание потоков G1 и G2 происходит уже в отводящей трубе с сильно меньшим  создаваемым напором Р-3 (столбик 26 в таб.).

Так согласно расчёту величина давления Р-3 составляет всего около 25% от общего суммарного развиваемого  ВВЭН статического напора Р3 (столбики 27-28).

При таком режиме с низким противодавлением  возникает резкое падение подсоса G2, а Г-600 начинает гонять воду из бочки по кругу почти холостую. (видел такую ситуацию на учениях по заполнению бочки пожарной машины из пожарного пруда с помощью Г-600)

Так при недостатке подпора  возникает пробой горла струёй G1 без торможения, после чего ВВЭН теряет напор ниже необходимо для прокачки с заданным расходом, в результате чего  подсос замедляется.

Для восстановления расхода на до сделать весьма странное действие: Придушить вентиль на входе в бочку, тем самым создав нужное противодавление в шланге после Г-600.

При торможение вентилем общего потока Gс давление  в отводящем рукаве перед ВВЭН начинает расти, торможение струи G1 в горле восстанавливается, после чего давление  Р-2 также возрастает и поток разгоняется снова  до нужного расхода G2.

То есть для работы ВВЭН типа Г-600 в устойчивом режиме необходимо на отводящем рукаве ставить дросселирующее устройство, с помощью которого можно регулировать противодавление за ВВЭН для его устойчивой работы.

На практике выгоднее снижают обороты мотопомпы, чем душить расход по рукаву вентилем, хотя это не всегда возможно при одновременной работе той же помпы на струю брандспойтов.

Так что  в реальной жизни запуск пожарной цистерны на заполнение через гидроэлеватор Г-600 начинается путём медленного подъёма оборотов мотопомпы до достижения максимального режима устойчивой работы Г-600 на заполнение авто цистерны.

Режим работы  Г-600 с малым подмесом и высоким напором

Исходя из сделанного анализа  о возникновение пробоя струёй G1 горловины ВВЭН при недостатке подпора получается, что пуск в работу ВВЭН типа Г-600 нужно  производить с  плавным подъёмом напора и расхода G1 от мотопомпы через сопло в Г-600.

Тогда сначала ВВЭН с нулевым расходом G2 заполнит отводящий рукав водой и выйдет  на максимальный уровень давления в отводящем рукаве с нулевым расходом G3.

 Потом по мере подъёма давления от мотопомпы ВВЭН начнёт сначала частично пропускать наверх  долю от G1,  сбрасывая избыток воды в водоём.

И только после полного прохода всего потока G1 наверх ВВЭН начнёт осуществлять подсос потока G2 из водоёма.

Расчётные характеристики работы Г-600 с малым подмесом приведены в таблице и графиках (см.рис.34-35.)

 

 

рис.34
рис.34

Рис. 34. График характеристик ВВЭН типа Г-600 по  параметрам: Р3 (м.вод.ст) –Синий, КПД (%)- Оранжевый, Отношение  площадей S3/S2- Серый. По оси Х  выставлены номера строк по расчётной таблице.

рис.35
рис.35

Рис. 35. Расчётная таблица работы ВВЭН  типа Г-600 для пожарной машины  с подсосом G2=240л/мин.

Зелёная строка- режим с максимальным напором от ВВЭН в рукав и  максимальным КПД перекачки уменьшенного  подмеса G2=240л/мин. Максимальный напор и максимальный КПД достигаются при другом более узком соотношении S3/S2=5 (строка №21).

Коричневые ячейки- зона с риском кавитации в горле с большим соотношением S3/S2, то есть при сильно зауженном горле ( в реальных Г-600 таких заужений не встречается).

В коричневой зоне расчётный  скоростной напор подмеса G2 в узком горле превышает атмосферное давление, то есть нужен либо подпор от затопления в водоём на большую глубину до 20м, либо реальный подмес сократится  сам, а в горле будет  вакуум с кипением холодной воды (кавитация).

Изменение диаметров горла  в режиме S3/S2=2,6 (жёлтая строка) при G2=600л/мин и S3/S2=4 (зелёная строка) при G2=240л/мин на действующих экземплярах ВВЭН типа Г-600 осуществляется на конусном расширении сечения горла приблизительно в 4/2,6=1,6 раза (или в 1,6 ^0,5=1,23 раза по диаметру).

Именно  такую малую конусность с отношением диаметров 1:1,2 для  длинного узкого горла можно обнаружить на разрезе ВВЭН типа Г-600 в одной из его версий. (см.рис.36.)

рис.36
рис.36

Рис.36. Чертёж ВВЭН типа Г-600 с длинным горлом ультра малой  конусности и коротким диффузором с большим углом конуса. Конусность горла «на глаз» почти незаметна, но при измерении получается отношение диаметров узкого «конуса» горла по чертежу 18/15=1,2.

При малом подмесе и высоком напоре струя G1 выходит на режим торможения уже в  узком начале конуса горла, а при номинальном подмесе и нормальном напоре струя G1 оттормаживается в более широком дальнем конце горловины.

 Наш расчет в двух предельных режимах дал очень близкие результаты к  данным с графиков расходно-напорных характеристик ВВЭН типа Г-600.

Это говорит о том, что  выбранная расчётная модель вполне реалистична.

В качестве проверочного расчёта можно произвести расчёт для Элеватора систем отопления, для которых имеются некоторые проверочные формулы в учебнике «Отопление» для ВУЗов.

Расчёт напора элеватора отопления

Элеватор отопления отличается от ВВЭН типа Г-600 тем, что у него в 2-3 раза выше уровень подмеса G2 к G1, а также система циркулирует под избыточным давлением в замкнутом контуре.

Так при  подаче из тепловой сети по графику 130/70С при дТ=130-70=60С и внутреннем графике 90/70С (дТ=20С) подмес  идёт в соотношение G2/G1=2/1, то есть подмес U=2.

А при  подаче из тепловой сети по графику 150/70С  при дТ=150-70=80С и внутреннем графике 90/70С подмес  идёт в соотношение G2/G1=3/1, то есть подмес U=3.

Произведём расчёт  исходя из  первичного расхода G1=50л/с и подсоса G2=100л/с  , что соответствует мощности около 280 кВт при  графике 130/70.  (см.рис.38-39.)

Для справок: 280 кВт соответствует теплопотерям двухподъездной советской 5-тиэтажки.

По результатам теоретического расчёта ВВЭН сделаем подбор стандартного элеватора из представленного модельного ряда (см.рис.37.)

рис.37
рис.37

Рис.37. Чертёж и стандартные размеры для типовых элеваторов заводского изготовления.

 

рис.38
рис.38

Рис.38.  Расчёт характеристик  элеватора исходя из  первичного расхода G1=50л/с и подсоса G2=100л/с. При расчёте подбирали  давление под стандартное сопло Ф7мм и получили нужный расход при Р1= 2,7 бар. В итоге под расчётные параметры (зелёная строка №7) подходит элеватор модели ВТИ №4  с горловиной Ф30мм. Красным отмечен предел заужения, когда  не хватает импульса струи для разгона  подмеса до равной скорости в горле (отрицательная величина Р-2 в столбике №26).

рис.39
рис.39

Рис.39.  График  характеристик  элеватора исходя из  первичного расхода G1=50л/с и подсоса G2=100л/с  при различных S3/S2 ( выходной трубы Ф80мм с сечением  S3 к  сечению горла S2). Максимальный насосный напор элеватора Рн=15кПа при  КПД=10,8%.

Отдельно сделаем расчёт элеватора на давление Р1=1бар  исходя из того же первичного расхода G1=50л/с и подсоса G2=100л/с  , что соответствует мощности около 280 кВт при  графике 130/70.   (см.рис.40-41)

Подбирая сопло под невысокое давление около 1 бар получили стандартное сопло Ф9мм под которое подходит элеватор модели ВТИ №5  с горловиной Ф35мм (зелёная строка №5).

Красным отмечен предел заужения горловины, когда  не хватает импульса струи для разгона  подмеса до равной скорости в горле (отрицательная величина Р-2 в столбике №26).

Жёлтая ячейка с красной цифрой- это скоростной напор Рv2 на выходе из горла в сечение  S2=Sкрит для расчёта от уровня «нулевого остатка импульса струи G1 после торможения до равной скорости с подмесом G2». 

То есть   при Sкрит  верно соотношение:  V3=V1/(1+U)=Gc/ Sкрит

Этот «красный» скоростной напор Рv2  при S2=Sкрит ещё создаёт небольшую циркуляционную тягу Р-3, оттормаживаясь на внезапном расширении  к диаметру S3 на входе в главный стояк системы отопления ,  который уходит на крышу к верхней раздаче вертикальной однотрубной системы отопления.

рис.40
рис.40

Рис. 40. График  характеристик  элеватора исходя из  первичного расхода G1=50л/с и подсоса G2=100л/с  при различных S3/S2 ( выходной трубы с сечением  S3=Ф80мм к  переменному сечению горла S2). Максимальный насосный напор элеватора Рн=5,7кПа при  КПД=11,4%.

рис.41
рис.41

Рис.41. Расчёт характеристик  элеватора при начальном даволение Р1=1бар,  исходя из  первичного расхода G1=50л/с и подсоса G2=100л/с.

Подведём итоги по водоструйным насосам

Оказалось, что система работы ВВЭН и подбора его геометрических параметров предельно проста и прозрачна.

У обычных ВВЭН всего один ГЛАВНЫЙ входной параметр- это транспортная задача по перемещению жидкости массой G2 из точки А в точку Б с перепадом по высоте Нр с минимальными издержками по энергозатратам от насоса (с  расходом G1 и напором Р1)

Для систем отопления задача чуть иная, а именно: прокачка  по кругу жидкости массой Gс=G1+G2 с сопротивлением Нр  использовав для это фиксированную струю G1 c напором Р1. По итогу это является той же транспортной задачей по кольцевому маршруту, но с ограничением на выбор параметров G1 и Р1.

Побудительная  сила к движению в обоих вариантах создаётся высокоскоростной струёй воды с параметрами G1 и Р1.

Таким образом, транспортная и отопительная задачи решаются с разных сторон, так как у них  зафиксированы разные параметры.

Транспортная задача: Золотодобыча

Нам надо  перемещать пульпу на дальность 20м высоту Нр=5м с расходом 36м3/ч (10л/с=600л/мин).

И тут оказывается, что эту задачу  с таким же расходами мы уже посчитали для пожарного ВВЭН типа Г -600.

Так получилось, что с полным горлом напор у водоструя  типа Г-600 оказался невелик.

И его надо пересчитывать на больший расход G1 с меньшим напором струи для снижения мощности мотопомпы.

С узким горлом Г-600 работает прекрасно, но уже не подходит для транспортировки пульпы из-за засорения узкого горла.

Отопительный элеватор

Для отопительного элеватора фиксированы параметры G1 и Р1, при этом нужно прокачать также фиксированное количество теплоноситель Gс=G1+G2 с неким сопротивлением Нр.

Именно это сопротивление Нр нам и надо найти, под которое инженер-проектировщик будет проектировать систему отопления с сопротивлением Нс не выше Нр.

В этой задаче мы должны выбрать такой размер горла элеватора и его отводящей трубы, чтобы выжать из параметров G1 и Р1 максимально возможное значение Нр.

Далее в расчёте здесь всё просто:

1. Струя G1 в горле смешивается с потоком подмеса G2=G1*U, где U‑ это коэффициент подмеса.

2. Скорость струи в горле однозначно определяется по общей скорости в сечение Sг из уравнения неразрывности V3 =(G1+G2)/Sг= G1(1+U)/Sг

3. Сила тяги эжектирующей струи с параметрами G1 и Р1 однозначно определяется по закону сохранения импульса и закону Ньютона: F=dm*V/dt, что для воды в элеваторе будет иметь вид:

Fт= G1*(V1-V2)

4. Сопротивление от подмешиваемой струи G2 также рассчитывается по закону Ньютона:

Fп= G2*(V0-V2),

где V0- это скорость в смесительной камере элеватора, которую можно смело брать равной нулю. Таким образом Fп= G2*V2

5. Статический напор от потока G из горла равен отношению силы к площади:

Рг=(Fт‑Fп)/Sг= (G1*(V1-V2)‑ G2*V2)/ Sг

 При этом если подставит соотношение V3=V1/(1+U), то давление будет равно строго нулю. То есть разгон подмеса G2 от нуля до V2  полностью скомпенсирует импульс струи G1*V1.

Следовательно нам нужно  расширять горло и понижать скорость V2 ниже V2крит, чтобы импульс разгона подмеса не полностью вычерпывал импульс струи G1.

6. Расчёт  ведём простым перебором в таблице Ексель, меняя в расчёте всего один параметр  Sг от значения Sг=Sг-крит до значения Sг=Sтруб

7. При Sг=Sг-крит  система отопления  с элеватором работает как самотёчная система на «естественной гравитационной тяге».

 

КОНЕЦ

Р.S. После написания статьи я прочитал монографию по теме ВВЭН:

Соколов Е. Я. Зингер Н. М. «Струйные аппараты». — 3-е изд., перераб. — Москва: Энергоатомиздат, 1989. — 352 с, ил.

Краткие впечатления о монографии:

1. В целом эту монографию я прочитал с большим интересом. В ней описывались не только водо‑водяные струйные насосы (как в этой статье), но и водоструйно‑вакуумные насосы, которые я разбирал в прошлой статье.

2. Оказалось, что действительно нет устоявшегося объяснения работы струйных насосов, а все рекомендации и формулы имеют эмпирический характер.

3. Особенно порадовало описание экспериментов с водоструйными вакуумными насосами на ТЭЦ, где применяли прозрачные плексигласовые диффузоры. Через прозрачные диффузоры следили за давлением по всей длине диффузора, а таже визуально наблюдали потоки и трансформацию параметров среды по давлению: пена на низком давлении в узкой части диффузора и прозрачная вода с мелкими пузырьками под атмосферным давлении в широкой заторможенной части потока в отводящей от диффузора трубе.

4. По результатам эксперимента они в точности описали ту картину, которую я давал в предыдущей статье исключительно из модельно‑теоретических предположений, а именно: резкий скачёк давления в зоне торможения струи и его перемещение в сторону узкой части диффузора при понижении скорости струи (при понижение давления в сопле).

5. Теоретическая основа всех исходных предположений в монографии точно такая же, как и в моей статье: торможение струи в вязких слоях на вихревое‑турбулентное перемешивание и вязкий удар при сохранении импульса.

6. Кстати, наиболее эффективной конфигурацией для горла ВВЭН (камеры смешения) там признаётся цилиндрическая форма.

Выводы и заключения

1. Итогом прочтения стал интересный вывод, что под нагромождением многоэтажных формул люди пытаются скрыть от себя полное непонимание физики процесса. Тогда как при наличие работоспособной «физичной» модели легко выстроить функционально‑логические и расчётные взаимосвязи, которые никак не следуют из самих формул.

2. Раньше наукообразие создавалось нагромождением многоэтажных формул, за которыми пряталось непонимание физики процесса. Жонглируя матанализом этих многофакторных формул авторы монографий пытались выжать из этого какую‑то теорию. А сейчас непонимание прячут под огромными массивами странных расчётных данных из ЭВМ, которые без вменяемой теории никакого значения и смысла не имеют.

3. Я в своих статьях придерживаюсь средней позиции, когда из простой расчётно‑ "физичной" модели стараюсь получить визуализацию математического анализа, что получается из простых расчётных таблиц с прозрачным смыслом отдельных расчётных параметров.

Комментарии (46)


  1. grungeroid
    21.05.2024 22:01
    +1

    В ваших статьях закралась фундаментальная ошибка - вы пытаетесь заставить людей думать. Они Вам этого не простят.

    Пишите лучше о квантовом искривлении гравицаповых волн или о котиках. Так хоть карму не сольют.


    1. iMonin Автор
      21.05.2024 22:01
      +1

      Я перемежаю статьи с плюсовой кармой про коттеджные системы отопления (это интересно всем людям с деньгами), с более сложными статьями про сложную физику, где есть риск уйти в минус.

      Но пока остаюсь в плюсе, хотя один раз в начале моего здесь присутствия мне карму уже глухо заминусовывали.

      Так что карму я уже однажды обнулял, когда за статью по Ядерной модели мою карму опустили до минус 50


      1. frozzzen
        21.05.2024 22:01
        +3

        Как-то читал срач в каментах на "одном образовательном ресурсе". Обсуждалась некая лекция по аэродинамике летательных аппаратов. Там один персонаж возмущался. Лекция неправильная. Я ничего не понимаю! Ему отвечают, мол, это нормально, остынь. Аэродинамику вообще мало кто понимает. А еще меньше кто умеет делать. А тот не успокаивается. Вы думаете я тупой? Я пыхарь-разработчик. Заслуженный кодер индейского офшор програминга. Я умный! Это ваши лекции тупые. Запилите нормальную лекцию, чтобы я всё понял с первого раза. Ему и пишут, что тупее уже некуда. Это вводный курс лекций. Для самых маленьких детей. Дальше всё сурово. А тот не унимается. Неправильная лекция, неправильная аэродинамика.


        1. TVExpert
          21.05.2024 22:01
          +2

          Аэродинамику (и не только её) надо уметь "подавать".
          У меня первым преподавателем был "Палыч", который в своё время побывал в качестве советника ещё в Египте, и одной из коронных фраз которого была "не знаю как у вас на *, но у нас на МиГ-21..." (и дальше "Остапа понесло").

          Так вот, дядька был вполне толковый+грамотный, но т.к. преподавал для лётчиков "аэродинамического безобразия", то иногда мог философски озвучить такую вещь:
          - я вот сейчас могу для любого режима полёта доказать что это устойчивый режим, и тут же доказать противоположное.

          P.S.
          На "Бзене" был (есть ?) канал одного "преподавателя физики", и мне как-то "таргетированно" подкинуло одну из его статей (видимо из-за пересечения с моей "авиахромосомой").
          Это было феерично... Человек вообще не понимал что и как с авиатехникой, но с пеной у рта "доказывал" не пойми что.
          Ему (неоднократно и разные люди) пытались объяснить хотя бы азы тепловых машин, теорию и конструкцию, технологию, но всё было как об стену горохом.
          Всё было на уровне гипертрофированных "сферического коня в вакууме"(С), причём "скачущего по плоской Земле" (ТМ).
          Преподаватель физики... (по крайней мере он сам себя примерно так и позиционировал в своём канале, имеющего немало подписчиков).

          Видимо "тянет и чарует" многих людей такое направление :)


        1. iMonin Автор
          21.05.2024 22:01

          Да, если слушать лекции по курсу "Введение в Аэродинамику", то действительно ничего не понятно.

          Я прослушал курс из 27 лекций по курсу "Введение в Аэродинамику" для физтеха на ютубе, после чего тоже ничего не понял, и пришлось дальше разбираться самому.

          В итоге это пришло к новой концепции физики газов : Статическая теория газов (СТГ) на силах взаимного отталкивания ближнего порядка.

          https://habr.com/ru/articles/440848/

          А следом родилась и другая концепция подхода к аэродинамике на основе СТГ. что вылилось в первую статью на Хабре.

          Так со статьи про Аэродинамику без "закона Бернулли" я вообще начал свой путь на Хабре- это первая моя статья от 2019 года.

          https://habr.com/ru/articles/438854/


          1. TVExpert
            21.05.2024 22:01
            +1

            Я прослушал курс из 27 лекций по курсу "Введение в Аэродинамику" для физтеха на ютубе, после чего тоже ничего не понял, и пришлось дальше разбираться самому.

            Не буду хвастать, что якобы знаю этот "предмет" на 5+ (всё относительно, да и "на 5 знает только Б-г" (С) ). Но... когда мне в руки попадали конспекты с лекций в технических ВУЗах, как раз таки по этой дисциплине, то мне становилось "бледно").
            Единственным объяснением было то, что "ну вот положено было прочитать/прослушать" такой курс.
            Мои друзья одноклассники, зная что у меня за плечами и авиамодельный кружок, и работа на авиазаводе и в итоге лётное училище + "по мелочи". Спокойно спрашивали какие то вопросы (показывая те самые конспекты), а потом, после объяснения что к чему удивлялись, что "это так просто чтоль ?".
            Получали ответ:
            - ну в принципе да, если не вдаваться в детали.
            Далее обычно шло - "а нам так и не смогли объяснить, мы просто зубрили".

            Это к вопросу о уровне "подачи" материала (про что я уже написал ранее, когда упомянул про "если реально знает, то может рассказать простыми словами").


            1. iMonin Автор
              21.05.2024 22:01

              И как вы "так просто" объясняли физическую сущность явления "подъёмная сила крыла"?

              Можете изложить это персонально для меня здесь в нескольких предложениях?


              1. TVExpert
                21.05.2024 22:01

                Если речь о "самолётном" (детали уточнять/разъяснять пока не будем). То это разница давлений сверху и снизу оного.
                Снизу давление выше, снизу соответственно ниже.
                Как и за счёт чего образуется эта разница (включая принцип "неразрывности" воздушного потока (если опять таки по классике) это уже более детальное рассмотрение-объяснение).

                Срывы, угол атаки, скольжение, профиль, нагрузка и т.д. и т.п. это "чем дальше в лес, тем толще partizanen" (С)

                Такой вот "начальный" вариант ответа на ваш вопрос для данной ситуации (в текстовом варианте) вас устроит ?

                P.S.
                К чему такой вопрос вообще ?

                ADD\UPD
                Ближе к возможно более привычному вам "языку"/образам.
                Плоский лист железа, установлен ВДОЛЬ потока воды. Начинаем изменять угол(положение) этого листа относительно направления потока.
                С одной стороны листа давление жидкости что делает ? А с другой стороны ?
                Вот вам и "подъёмная сила" (вид сбоку) :)
                Насколько она может быть эффективной (?) - можно судить по эффективности рулевого управления у кораблей (с классическим "судовым рулём").
                Примерно тоже самое (только с учётом других "вводных") происходит совсем рядом с рулём в случае использования двигателя и движителя :)
                Уходить в вариативность на примере фенестронов и т.п. ВРК (Азипод) наверное пока не стоит :)


                1. iMonin Автор
                  21.05.2024 22:01

                  Хотелось самому узнать от вас это удивительно понятное объяснение всей аэродинамики.

                  Разве на лекциях говорят что-то другое?

                  Вопрос же как всегда в другом, а именно: КАКИМ ИМЕННО МЕХАНИЗМОМ создается эта разница давлений над и под крылом?

                  Но вы на этот вопрос ответа не даёте...(((


                  1. TVExpert
                    21.05.2024 22:01
                    +1

                    Хотите сделать попытку утащить обсуждение в дебри демагогии, разных подходов(школ) и прочей "беллетристики" ?

                    Вас не устроил такой простой вариант ? (вы же сами попросили "попроще").
                    Теорема Жуковского, насколько будет "дальше/ближе" для вас (от этого варианта) ?
                    Там уже начинается использование "пропорционально/скорость/плотность/циркуляция"... :)

                    Или сразу перейдём к заданному диапазону скоростей ? Насколько широко должно крыло соответствовать тем или иным задачам ?
                    Насколько оно должно быть "чистым", нагруженным, какие знакопеременные нагрузки должно выдерживать ?
                    Стоит ли учитывать крутку и прочие хитрости ? (например как в крыле B-747).
                    Будем обсуждать "сколько крыльев" у самолёта, а у биплана ? :)

                    Про подготовку крыла у планеристов и про мнение "смазки" крыла от головок заклёпок тоже упомянем ?

                    Насколько я вижу из другого комментария, от вас давно ждут "уточнений" по теме влажности/испарения + разделения газов в центрифугах.
                    Мне например уже тоже стало интересно (просто для оценки "контраста" с классической информацией).

                    P.S.
                    Я давно не удивляюсь "объяснениям", что классический вертолёт держит в воздухе большой пропеллер, а двигает его туда или сюда маленький, тот который на хвосте.
                    В большинстве случаев, даже не пытаюсь "доказывать", что всё совсем не так.
                    В жизни должно быть место "чудесам" :)


                    1. iMonin Автор
                      21.05.2024 22:01

                      То есть ваша версия объяснения механизма "подъёмной силы крыла", что крыло берёт интеграл Жуковскогого по контуру , и на этом интеграле летит по воздуху?

                      ну-ну, ...

                      Я то надеялся услышать чуток сермяжной правды от инженера, а вы туда же в интегрально-математическую ересь подались...(((

                      Про нюансы авиастроения я от вас тем более ничего здесь не жду, так как статья не про авиацию.

                      Ну, а про бипланы, крутку крыла и прочее я всё уже написал в своей первой статье на Хабре.

                      Читайте сами если захотите

                      https://habr.com/ru/articles/438854/


                      1. TVExpert
                        21.05.2024 22:01

                        @iMonin

                        То есть ваша версия объяснения механизма "подъёмной силы крыла", что крыло берёт интеграл Жуковскогого по контуру , и на этом интеграле летит по воздуху?

                        ну-ну, ...

                        Я то надеялся услышать чуток сермяжной правды от инженера, а вы туда же в интегрально-математическую ересь подались...(((

                        Давайте вы не будете придумывать того, что я не говорил/не писал.
                        особенно в таких "вольных красках" и с такими "фигурами и оборотами".

                        Вы просили "попроще", я вам попроще и объяснил (вдруг не знали, раз просите).
                        Если считаете что подъёмная сила крыла создаётся не за счёт разницы давления над/под, то напишите свою версию.
                        Тоже "попроще" :) :) :)

                        P.S.
                        Церковно-религиозную (в т.ч. былинно-сказочную) подоплёку/версии не надо...
                        Ковёр-самолёт и прочих Змей Горынычей тоже Pls. мимо.
                        Плагиатить про Карлсона и реактивный момент от вращения, ну вы поняли... (тоже не стоит)


                      1. iMonin Автор
                        21.05.2024 22:01

                        Я вам уже про свою версию отвечал, но вам же лень ссылки открывать.

                        Повторю ещё раз, мне скопипастить своё сообщение ещё раз не в напряг.

                        В итоге это пришло к новой концепции физики газов : Статическая теория газов (СТГ) на силах взаимного отталкивания ближнего порядка.

                        https://habr.com/ru/articles/440848/

                        А следом родилась и другая концепция подхода к аэродинамике на основе СТГ. что вылилось в первую статью на Хабре.

                        Так со статьи про Аэродинамику без "закона Бернулли" я вообще начал свой путь на Хабре- это первая моя статья от 2019 года.

                        https://habr.com/ru/articles/438854/


                      1. TVExpert
                        21.05.2024 22:01
                        +1

                        Прочитайте что вы спросили, затем что вам ответили.
                        После этого перестаньте нести ахинею и прекращайте заниматься болтологией, как бы вы не хотели "красиво оформить" её используя своё словоблудство и картинкозакидательство.

                        Пример плоскости в потоке жидкости вам обозначили, но вы этого "не заметили".
                        Если этого вам "не понять", то вспоминайте почему из бутылки с шампанским вылетает пробка (разница в давлении газов внутри и снаружи). Или почему в классическом ДВС (или в гидроприводе) поршень движется внутри цилиндра (увеличение давления и см.раньше).

                        И если лично вам "всенепременно" хочется пристраивать к этим случаям вами любимую СТГ/КТГ, то делайте это "тихо сам с собою..."


                  1. michael_v89
                    21.05.2024 22:01

                    КАКИМ ИМЕННО МЕХАНИЗМОМ создается эта разница давлений над и под крылом?

                    Общепринятая молекулярно-кинетическая теория объясняет это так. По этой теории давление это удары молекул о поверхность. Если поверхность не закреплена, часть энергии переходит в движение поверхности. Если с одной стороны поверхности ударилось меньше молекул, или они ударились с меньшей скоростью, то будет смещение поверхности в эту сторону. В крыле у верхней и нижней части разная форма, поэтому при движении крыла относительно молекул в нижнюю часть ударяется больше молекул, а также они ударяются под большим углом к поверхности или с большей силой. А в верхней части наоборот. Из-за другой формы траектория их движения вдоль крыла и их взаимодействие с крылом другое, поэтому они передают другой импульс.

                    Вот тут есть видео с дымом, которое показывает как движется воздух и как что ударяется в крыло с разных сторон. Также можно почитать описание к видео на YouTube.


                    1. iMonin Автор
                      21.05.2024 22:01

                      С вашей версией по КТГ у вас всё понятно.

                      Вот только куда вы денете объяснение по "закону Бернулли"?

                      Ведь обычно говорят про ускорение потока над крылом, чтобы по "закону Бернулли" над крылом возникло пониженное давлени.

                      А в вашей версии по КТГ отскакивающие от убегающей теневой стороны крыла молекулы воздуха поток только тормозят?

                      Про это видео я даже говорить не хочу, так как оно больше путает, чем объясняет.

                      Ведь канал воздуходувки узкий, а скорости воздуха малы, так что поток воздуха почти не сжимаем.

                      Тогда что нам тут рассказывают про разделение потоков, если потоки делятся ровно в пропорции размера двух щелей над и под крылом до стенок канала воздуходувки, воспринимая макет крыла как простую дроссельную заслонку в вентиляционной трубе?


                      1. michael_v89
                        21.05.2024 22:01

                        Ведь обычно говорят про ускорение потока над крылом

                        Начиная с 34 секунды видно, что дым над крылом действительно проходит до конца крыла быстрее, чем под крылом. Прочитайте описание к видео и статью по указанной там ссылке, там все это объясняется. Переведите в онлайн-переводчике, если не знаете английского.

                        Я не знаю, кто и что вам рассказывает про разделение потоков. Может говорят правильно, а может нет. На видео видно, что до крыла расстояние между линиями дыма равномерное, после начала крыла их плотность меняется, и в задней части сверху они расположены более редко, чем снизу. Наверно это означает, что потоки воздуха сверху и снизу ведут себя по-разному?

                        убегающей теневой стороны крыла

                        Я не знаю, что такое "убегающая теневая сторона". На видео стороны крыла никуда не убегают. Если вы имеете в виду верхнюю часть, то там молекулы бьются в крыло под более острым углом и под меньшей скоростью, а также их количество меньше. А снизу 2 линии дыма сливаются в одну. Наверно и воздух, в котором они находятся, уплотняется.


                      1. iMonin Автор
                        21.05.2024 22:01

                        Ссылка на статью от 2004 года этого кембриджского профессора у меня у самого есть в моей статье про "подъёмную силу крыла без Бернулли!

                        Так он на свое лекции (есть целый видосик на 57 минут) как раз и рассказывает, что привычное объяснение "по- бернулли" - это просто затянувшийся многолетний обман, к которому все привыкли, но который никто не опровергает, так как это давно уже ни на что не влияет.

                        специально для вас:

                        www.youtube.com/attribution_link?a=nfUWqs-6T7M&u=%2Fwatch%3Fv%3DH2RRiF24L4A%26feature%3Dshare&fbclid=IwAR2NOfdqNs0HK9WbCp-OYwy0Y4LYK0ajPPcqV_TCHVqDPOl7yqFpoMfsQ68

                        Вот только он там даёт изображение продувки из своей переносной дымовой АДТ, где тоже всё не очень корректно показано и непонятно что при этом доказывается.


                      1. michael_v89
                        21.05.2024 22:01

                        он как раз и рассказывает, что привычное объяснение "по- бернулли" - это просто затянувшийся многолетний обман

                        И? Какой из этого вывод?
                        Он там не говорит, что уравнение Бернулли неправильное, и его вообще нигде не надо применять. Он говорит, что его не надо применять конкретно в этом случае.

                        где тоже всё не очень корректно показано

                        Он показывает реальное движение реального дыма в реальном воздухе вокруг реального крыла. Такие явления это и есть наиболее корректный источник информации о движении воздуха.

                        и непонятно что при этом доказывается

                        Ну я почему-то понял, что там доказывается. Там все довольно понятно объяснено.


                      1. iMonin Автор
                        21.05.2024 22:01

                        1. УРАВНЕНИЕ Бернулли пригодно только для РЕАЛЬНОЙ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ и с обязательным учётом потерь при сравнении сечений в реальных трубопроводах с фиксированными размерами твёрдых стенок.

                        2. Для идеальной невязкой жидкости уравнение Бернулли не применимо.Это всё, что надо знать про уравнение Бернулли.

                        3. Никакого "закона" Бернулли не существует.

                        4. Результаты продувок в АДТ надо крайне осторожно применять, так как влияние близких стенок проточного тракта часто вообще не учитывают, а потом в открытом пространстве модель летает совсем не так , как в АДТ.


                      1. michael_v89
                        21.05.2024 22:01

                        УРАВНЕНИЕ Бернулли пригодно только для РЕАЛЬНОЙ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ
                        Для идеальной невязкой жидкости уравнение Бернулли не применимо.

                        Нет, он в видео такого не говорит. И из того, что "он рассказывает, что привычное объяснение "по-бернулли" - это просто затянувшийся многолетний обман", это не следует.

                        так как влияние близких стенок проточного тракта часто вообще не учитывают

                        Это никак не меняет факта, что это корректный источник информации о движении воздуха вокруг крыла. Даже если он движется именно так только в условиях аэродинамической трубы. Правильная теория должна давать правильное описание поведения в том числе и в такой трубе.


                      1. iMonin Автор
                        21.05.2024 22:01

                        Ну-ну...Тут я оставлю вас наедине с ваше верой в сезнание современной науки...

                        Вот только современные самолёты проектировали тогда, когда они в АДТ уже целиком не помещались, компьютеров тогда ещё не было, а корректных методов масштабирования экспериментальных данных из АДТ на реальный полноразмерный самолёт и вовсе не существовало ( и до сих пор не существует).

                        Полноразмерные самолёты доводили до лётной годности годами напильником по контуру при многолетних испытаниях, часто ценой жизни испытателей, а иногда вообще закрывая проекты совсем как нежизнеспособные.


                1. michael_v89
                  21.05.2024 22:01
                  +2

                  К чему такой вопрос вообще ?

                  Да человек считает, что теплового движения молекул нет, а они просто статично лежат друг на друге. Вот и выискивает якобы несоответствия общепринятых теорий. Объяснения, что он понимает термины не так, как понимают другие люди, он не воспринимает.

                  Или например считает, что раз Солнце притягивает Луну в 2 раза сильнее чем Земля, то Луна должна была давно улететь на Солнце. Объяснения, что Солнце притягивает еще и Землю в 100 раз сильнее, чем Луну, и она на него падает вместе с Луной, игнорирует.


                  1. konst90
                    21.05.2024 22:01

                    При этом объяснить с помощью своей теории подъёмную силу крыла не может. Потому что в теории (по крайней мере, в опубликованной ее части) закона взаимодействия этих статичных молекул с твёрдыми телами нет.

                    Под законом я понимаю именно закон, который бы позволял рассчитать силу, действующую на поверхность, в зависимости от состава, температуры, плотности, скорости и т.п. газа, а не просто "все газв давят на поверхность".


                  1. TVExpert
                    21.05.2024 22:01

                    Если оно так, то я лучше мимо пройду... А то УЖЕ эпизод из "Пол - секретный матерьяльчик" (2011) вспоминается...


    1. TVExpert
      21.05.2024 22:01
      +1

      To: @grungeroid

      жЫрный такой сарказм :)

      Но как по мне (ИМХО т.с.), в статье неудачно скрестили научпоп (который м.б. интересен при оригинальной подаче) и справочную/каталожную/расчётную информацию (причём несколько сумбурно).

      В итоге получилось громоздкое нечто, которое неинтересно читать как для "кругозора" (условно "нафига мне такие подробности да ещё и с кучей формул"), так и для профильных спецов ("и что я там не знаю" + "что автор хотел сказать то?").

      Всё же не зря существуют ресурсы для "понемногу обо всём" и отдельно (узко)профильные структуры.
      Кому что называется "зашло" (если было кратко/ярко/интересно), тот при желании может перейти в "подетальнее" (в формулы/чертежи/расчёты/примеры).

      А так... получился какой то объёмный винегрет из надёрганных отовсюду картинок и (условно) обсуждений в какой то профильно-тематической конференции.
      Условно говоря некий "черновик" (набор эскизов), без особой структуризации и сквозной логики, над которым ещё работать и работать.

      P.S.

      Больше для автора:
      В авиации и кораблестроении используются "вроде бы" одинаковые принципы расчётов (особенно на заре развития).
      Однако, со временем выяснилось, что и вода (гидродинамика), и воздух (аэродинамика) имеют определённые "особенности" и просто так, (линейно) масштабировать или использовать корреляцию результатов нельзя, т.к. всплывает очень много тонкостей, которые могут быть очень существенными.
      И примерно на этой волне появилась аэродинамика для различных скоростей, различных температур, газов, форм (в т.ч. "аэродинамика малых форм", в которой "всё не так").
      Появились определённые приёмы и технологии (поинтересуйтесь методами расчётов "обычной" вентиляции с учётом ламинарного движения воздушных потоков и "традиционной" вентиляции). Появились способы решения определённых "нерешаемых" задач (часть из которых являются гос. или коммерческой тайной).


      1. iMonin Автор
        21.05.2024 22:01

        Вы не поверите, но я проектирую системы вентиляции уже более 20 лет в качестве Глав.спец.ОВиК проектного отдела.

        Ну, а со статьи про Аэродинамику без "закона Бернулли" я вообще начал свой путь на Хабре- это первая моя статья от 2019 года.

        https://habr.com/ru/articles/438854/

        Так что я весьма хорошо представляю разницу истечения жидкости и газов из отверстий, о чём были ещё статьи:

        Про истечение из сопел ЖРД

        https://habr.com/ru/articles/699564/

        Про истечение из отверстия при дросселирование холодных газов

        https://habr.com/ru/articles/768916/

        https://habr.com/ru/articles/809843/

        И про устройства, построенных на эффектах от холодной струи дросселированного газа

        https://habr.com/ru/articles/763048/

        Про корабли и волны от них у меня тоже было

        https://habr.com/ru/articles/753826/

        https://habr.com/ru/articles/755578/

        https://habr.com/ru/articles/756272/


        1. TVExpert
          21.05.2024 22:01

          Да не пойду я по всей коллекции ваших ссылок.
          Просто и лень и некогда.

          Давайте я процитирую чужие слова (которые можно было написать "для краткости" вместо моего первого комментария), возможно не дословно, но:
          - Если человек знает свой предмет на отлично, то он сможет рассказать простыми словами о сложном, и сделать это так, чтобы окружающие поняли суть.

          На мой взгляд, в обсуждаемой статье, вы просто вывалили на читателя разные "заготовки" по вами любимой (?) тематике.

          Готового и интересного продукта (тем более "заточенного" под универсальность для большинства (?) посетителей сайта), лично я не увидел.
          Интересной "подачи" тоже не наблюдается.

          Возможно это из-за того, что я вырос на ЮТ/НиЖ/Моделист-Конструктор/Квант/Радио и т.п. (включая "Советское ФОТО").
          Даже что-то про пчеловодство было (спасибо деду и его пасеке), и благодаря этому я не боюсь пчёл/шмелей и т.п., и вполне спокойно могу с ними контактировать (если возникает необходимость).

          Да, в руки попадались "Химия и Жизнь" (возможно не самые удачные экз.), и вот такое меня никак "не впечатляло")
          Такие "профильные" возможно интересны для определённого круга читателей.

          P.S.
          Анонимно кидать минусы в "карму" и оценки комментариев мне не с руки, пусть это делают те, кто посещает ресурс ради "драйва" или "вот вам всем!" теша свои комплексы.
          Но и "плюсы/лайки" от меня, ваш материал (в таком виде) точно не получит.

          Читать про что-то незнакомое но хорошо поданное мне всегда было интересно, у вас с данной статьёй этого НЕ получилось.
          Это лично моё и для меня.
          Другие могут высказаться сами.


          1. iMonin Автор
            21.05.2024 22:01

            Я закончил читать  ЮТ/НиЖ/Моделист-Конструктор/Квант/Радио и т.п сразу после поступления в ВУЗ.

            Хотя в "Техника Молодёжи" я пару статей напечатал на тему вездеходов и изобретательства уже в аспирантуре по следам своих прикладных разработок (три патента на новый вездеходный движитель) в 2004 году кажется.

            Что до вашей оценке "недостаточно популярно", то в этом и суть, что эта статья является кончиком длинного хвоста статей по вполне себе фундаментальному вопросу физики, а именно: "Принципы устройства газов и жидкостей".

            Эта же статья про маленький факт применения этой теории в достаточно простом устройстве типа Водоструйного насоса.


            1. TVExpert
              21.05.2024 22:01
              +1

              @iMonin

              ...статей по вполне себе фундаментальному вопросу физики, а именно: "Принципы устройства газов и жидкостей".


              Ожегов С.И.
              УСТРОЙСТВО
              УСТРОЙСТВО, -а, ср.
              1. см. устроить, -ся.
              2. Расположение, соотношение частей, конструкция чего-н. Удобное у. помещения. Прибор сложного устройства.
              3. Установленный порядок, строй. Государственное у. Общественному. у.
              4. Техническое сооружение, механизм, машина, прибор. Решающее у. Регулирующее у.

              "Основы механики жидкости и газов" это ещё вполне встречается.
              Конструкция (устройство) механизмов (где используется/применяются газы-жидкости) тоже вполне "на слуху", примерно как "конструкция газовых турбин высокого давления".

              Но вашу формулировку встретил впервые...

              Есть конечно "свойства газов" (+/- пересечение химии и физики).


              1. iMonin Автор
                21.05.2024 22:01

                Свойства газов - это именно СЛЕДСТВИЕ от принципов внутреннего УСТРОЙСТВА самих газов (жидкостей).

                Современная феноменологическая физика рассматривает именно "свойства газов", тогда как об "устройстве" газов стараются молчать.

                В противном случае, если начать копаться в "устройстве газов", то придётся говорить про КТГ и ударные взаимодействия безумных бильярдных шаров, с кучей внутренних противоречий при ударных взаимодействиях с молекулами газа и со стенками сосудов.

                Снять противоречия КТГ и помочь начать говорить об УСТРОЙСТВЕ газов в применении к известным феноменам физики газов была призвана СТГ (статическая теория газов)


    1. konst90
      21.05.2024 22:01
      +4

      В ваших статьях закралась фундаментальная ошибка - вы пытаетесь заставить людей думать. Они Вам этого не простят.

      Лично я ему не прощаю то, что он с умным видом несет ахинею про несколько областей физики сразу, будучи при этом не способен сослаться на источник данных.

      И выдвигает свою теорию, противоречащую наблюдаемой реальности, но не способен ответить на простые вопросы по своей собственной теории.

      Эй, @iMonin, так почему же всё-таки центрифуга якобы не может разделить газы разной плотности? Как в СТГ объясняется испарение воды и разная его скорость при разных температуре и влажности? Как по СТГ разместятся в кубическом сосуде две молекулы газа? Нет ответа уже несколько месяцев.

      Три простых вопроса. Ни одного внятного ответа. Зато целая простыня про пожарные насосы (ещё и плохо оформленная при этом).

      А "заставить думать" тут совершенно не при чём.


      1. TVExpert
        21.05.2024 22:01

        To konst90
        Ну вот... а я то думал что я один такой "зануда" (но не стал выражаться "категорично", т.к. описываемые процессы хоть и знакомы, но больше из "параллельной реальности"). Просто увидел что нет структурированности и какого то, желаемого при чтении "направления".
        (но про это уже "обозначил").
        Плюс, почему то, ещё чуть ли не со вступления подумал про скорость/плотность (рабочего тела), про которые всё же лучше упоминать сразу.
        Есть ещё несколько "моментиков", больше по профилю технологии, но с таким "подходом" их обсуждать (да и вообще озвучивать) как-то не хочется.

        Ранее, с материалами от этого автора похоже не пересекался (запомнил бы).


  1. corvair
    21.05.2024 22:01
    +1

    Водоотливные струйные насосы упоминаются у Льва Скрягина в рассказе про гибель парохода "Вестрис" в 1920х годах, где одним из факторов, усугубивших ситуацию, стал засор эжекторов мелким углём.


  1. p-p-k-55
    21.05.2024 22:01

    1) Рекомендую книгу по струйным насосам: Калачев В.В. "Струйные насосы. Теория, расчет и проектирование" М. 2017г. 418с. (в ней список литературы 150 позиций).

    2) Из личного практического опыта — на характеристики струйных насосов (определенной размерности) большое влияние оказывает точность изготовления. Из приведенных формул это влияние выводится?

    3) IMHO: Что касается аэро- гидродинамики и близких к ним дисциплин и их приложений. У них обычно есть 2 версии: одна для теоретиков и разработчиков-проектировщиков, другая для практиков эксплуатационников. И эти версии заметно друг от друга отличаются. Частая причина споров на форумах, встреча адепты разных "школ", считающих свою версию единственно верной.


    1. iMonin Автор
      21.05.2024 22:01

      1. Это замечательно, но пока её никто в интернет в свободный доступ не выложил. Можно и купить за 2 тыр. но почему-то не верится, что там будет что-то сильно новое от Монографии "Струйные аппараты" 1989 года. Тем более, что её уже нет в продаже.

      2. Когда устройство пассивное, то качество поверхности и допуски размера становятся критично значимыми. Проблема в том, что критически значимыми становятся и параметры потока , выходящие за пределы самого устройства. Например завихрения потока из-за формы труб за пределами самого устройства.

      3. Вопрос: А физика у них общая?...Может обе теории чуток неадекватны природе, если у них такой конфликтный взгляд на единый предмет описания?


      1. 1rad
        21.05.2024 22:01

        1. Есть подозрения при установке форсунки достаточно близко от крана-вентиля-задвижки (для попытки регулировки режима по давлению-потоку) дросселированием этой задвижкой - там уже после прохождения задвижки лютое и случайное количество турбулентности. А насосик очень часто могут захотеть поставить рядом с каким-нить краном чтобы можно было (отдельно) включать-выключать-откручивать на ремонт или прочистку засраного грязью сопла и др. Хорошо когда там кран шаровый с очень гладкой симуляцией трубы без ступеней. А когда там какой-нить вентиль чугуневый с поворотом потока много раз - там все весьма нарушено по ровному движению воды в цилиндрической трубе. В более правильном честном стенде для лабораторного снятия характеристик от давления-расхода скорее надо крутить давление-расход весьма далеко по трубе от сопла чтобы всякие лишние шевеления получше затухали и может еще ставить спрямители потока (сколько-то штук). Тут при тесте по давлению с вибро насосом выходит регулировать давление в приличных пределах около 0.5..4+ бар просто регулировкой напряжения на вибронасосе где-то от 100 до 220+ в. А после вибронасоса стоит большой бак с воздушной подушкой для сглаживания пульсаций вибронасоса еще.


        1. iMonin Автор
          21.05.2024 22:01

          Да, для измерительных устройств расхода требуют по 10 диаметров гладкой трубы до и 5 после, чтобы прибор работал корректно.

          Здесь похожая картина.

          Завихрения в повороте трубы поджирают напор на входе в сопло, но улучшают перемешивание струй уже после вылета из сопла.

          Так что интенсификация перемешивания в горле ВВЭН- это вполне оплачиваемая услуга, отражаемая в общем КПД устройства.


  1. michael_v89
    21.05.2024 22:01

    Получается, что проход воды через обычный круто загнутый отвод под сварку вызывает закручивание потока
    Именно вращение струи делает из плотной цилиндрической струи веер мелких брызг.

    У вас есть какое-то экспериментальное подтверждение этому утверждению? Я вот как-то в изогнутом поливочном шланге ни разу не замечал, что пузырьки или соринки двигаются по спирали, они всегда двигаются прямо.


    1. iMonin Автор
      21.05.2024 22:01

      Да, есть.

      Вы же текст читали?

      Или я вам там не достаточно понятно всё изложил?

      Или вы не знаете принцип работы и устройство вихревой форсунки?


      1. michael_v89
        21.05.2024 22:01

        Ваше утверждение было не про вихревую форсунку, а про обычную изогнутую трубу. Поэтому и мой вопрос был не про вихревую форсунку, а про обычную изогнутую трубу. В вихревой форсунке жидкость закручивается спиральными пазами. А из вашего утверждения получается, что вихревые форсунки не нужны, достаточно изогнуть трубу, и вода сама будет двигаться по спирали.

        Или я вам там не достаточно понятно всё изложил?

        Я спросил про практическое экспериментальное подтверждение вашего изложения. В статье его нет. Например это могло бы быть видео изогнутого прозрачного шланга, в котором песчинки или пузырьки воздуха двигаются по спирали в месте изгиба. Так вы можете привести видео такого эксперимента, или его у вас нет?


        1. iMonin Автор
          21.05.2024 22:01

          1. Вы просто не видели вихревые форсунки без каких-либо спиральных пазов.

          2. Да, в некоторых ситуациях достаточно просто изогнутой трубы на входе.

          3. То есть вас не устраивает вариант эксперимента: прямая труба- прямая струя, кривая труба- распылённая струя? Логические цепочки вы сами выстраивать не умеет?...Ну, тогда вам и пузырьки воздуха в прозрачной трубе ничего не докажут.


          1. michael_v89
            21.05.2024 22:01

            то есть вас не устраивает вариант эксперимента

            Конечно не устраивает, потому что у такого распыления могут быть другие причины. Похоже это вы не умеете строить логические цепочки.

            Логические цепочки вы сами выстраивать не умеет?

            Как раз умею, и вижу другие возможные варианты, кроме "Вода магически получает ускорение по часовой стрелке из ниоткуда".

            Ну, тогда вам и пузырьки воздуха в прозрачной трубе ничего не докажут.

            Пузырьки воздуха, вращающиеся по спирали, докажут вращение по спирали, о котором я и спрашиваю. Я думал, это очевидно. Может это вы не умеете выстраивать логические цепочки, раз делаете такие утверждения?
            Хотя выглядит так, что вы поняли, что ваше утверждение легко проверить, и никакого спирального движения в изгибе не будет, и теперь пытаетесь уйти от ответа, как вы обычно делаете.


            1. michael_v89
              21.05.2024 22:01

              вижу другие возможные варианты

              Напишу, а то так и не догадаетесь.

              1. Поверхностное натяжение. На краях трубы вода посредством поверхностного натяжения затягивается на срез, утягивая небольшое количество соседней воды за собой. В результате часть воды улетает в сторону сразу возле среза, часть чуть дальше.

              2. Давление стенок. Стенки трубы, особенно пластиковые, неплохо растягиваются и сжимаются. Металлические тоже, хоть и значительно меньше. После выхода из трубы давление стенок пропадает, и вода начинает разлетаться в стороны.

              3. В месте изгиба давление жидкости во внешней стороне изгиба значительно больше, чем во внутренней. Поэтому если труба заканчивается сразу после изгиба, давление жидкости больше ничего не сдерживает, и она начинает разлетаться в стороны с разной скоростью, соответствующей давлению на этой точке окружности. Именно поэтому, как вы пишете, "для измерительных устройств расхода требуют по 10 диаметров гладкой трубы". Для выравнивания давления в верхней и нижней части трубы, или в правой и левой, смотря как был расположен изгиб. А не для выравнивания завихрений. Иначе измерительный механизм будет неправильно работать, потому что он рассчитан и откалиброван для одинакового давления.

              Скорее всего, работают все 3 в разной степени, основной вклад в распыление после изгиба дает 3-я причина.


              1. iMonin Автор
                21.05.2024 22:01

                Напишу ответ, а то так и помрёте невеждой.

                1. Поверхностное натяжение не может разорвать струю на части, так как оно как раз стремится ей сжать. И есть специальные насадки для фонтанов, которые дают идеально ровную цилиндрическую "стеклянную струю" как раз за счёт выравнивания потока до конусного сопла. (внутри насадка набивка из мелих трубочек и губчатый фильтр для равномерного продавливания после трубочек)

                2. Струя сжимается и после покидания стенок конуса. Есть даже такой коэффициент "сжатия струи" (см.картинки №28-29 . в статье.) . Учите гидравлику!

                3. Про место изгиба и разницу давление на стенке в повороте трубы вы правильно сказали. Центростремительное ускорение действительно создаёт перепад давления по толщине изогнутого потока газа или жидкости. Изогнутый поток создаёт подъёмную силу крыла (см, мою статью) https://habr.com/ru/articles/438854/

                  Про разное давление на стенки трубы в повороте трубы у меня была целая отдельная статья , да ещё с вполне наглядным экспериментом (см.статью. по ссылке) https://habr.com/ru/articles/759094/

                  Вот только разность давления на противоположные стенки трубы выравнивается после завершения поворота. При этом закрученный в повороте поток затормозить нечем. В сужение потока скорость отдельных молекул во вращение сохраняется ( тангенциальный импульс закрученной струи после поворота и в сужение не изменился) , а вот УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ вращения резко возрастает из-за снижения радиуса кривизны траектории. Этот эффект широко известен, им даже пользуются акробаты и фигуристы, когда заставляют своё тело быстро вращаться при прижимании рук к телу. При этом после окончания поворота трубы вращение потока сохраняется и продолжает РАВНОМЕРНО дополнительно давить на все стенки трубы, что действительно могут фиксировать приборы, и это остаточное вращение действительно разрывает струю после покидания сопла (см.цилиндрические вихревые сопла без направляющих лопастей). https://patenton.ru/patent/RU2229347C2

                  рис. к патенту.
                  рис. к патенту.
                  Форсунка вихревая с тангенциальным  входом (1), создающим вращение потока внутри пустого объёма форсунки (2). (по центру - это пустота от быстрого вращения жидкости, а не стержень.)
                  Форсунка вихревая с тангенциальным входом (1), создающим вращение потока внутри пустого объёма форсунки (2). (по центру - это пустота от быстрого вращения жидкости, а не стержень.)
                4. Вывод: ваши догадки пролетели мимо по всем трём версиям, так как вы сами плохо понимаете физику движения тел и механику среды. а также не знакомы с матчастью по конструкции форсунок ЖРД.


                1. michael_v89
                  21.05.2024 22:01

                  Поверхностное натяжение не может разорвать струю на части

                  Я не сказал, что поверхностное натяжение разрывает струю на части. Читайте внимательно. Я сказал, что это причина, по которой вода из трубы начинает отклоняться в сторону от направления трубы.

                  так как оно как раз стремится ей сжать

                  Это если кроме воды ничего нет. А когда есть, оно взаимодевствует с поверхностью. Поэтому капля воды в вакууме имеет сферическую форму, а на чистом стекле растекается. А на жирном стекле тоже сферическую, немного измененную гравитацией.

                  Струя сжимается и после покидания стенок конуса.
                  см.картинки №28-29 . в статье

                  Картинки №28-29 в статье разве про изогнутую трубу заданного диаметра? Снова понятия подменяете? Учите логику.

                  Напишу пожалуй еще раз, а то не поймете. Весь мой комментарий написан только про изогнутую трубу, а не про баки с отверстиями в стенки, которые сжимают струю.

                  Вот только разность давления на противоположные стенки трубы выравнивается после завершения поворота.

                  Кто вам такое сказал?
                  Как распределяются давления и скорости можно посмотреть здесь.
                  https://youtu.be/R80cV8pryOM?t=780

                  А для газов выравнивание всех неравномерностей происходит на еще большем расстоянии. Поэтому и нужны упомянутые вами 10 диаметров.

                  При этом закрученный в повороте поток затормозить нечем.

                  Да не закручивается струя в повороте по часовой стрелке. И против часовой не закручивается. Вы же сами описывали где-то эксперимент со изогнутым шлангом, проколотым с двух сторон. И говорили, что с внутренней стороны подсасываются пузырьки воздуха. Двигались они по спирали? Нет.

                  В сужение потока скорость отдельных молекул во вращение сохраняется
                  после окончания поворота трубы вращение потока сохраняется
                  и это остаточное вращение

                  Если бы это было так, то песок в прозрачной трубе вращался бы вместе с потоком. А такого никогда не происходит. Поэтому это неправда. Никакого вращения внутри трубы нет, и вы его не сможете подтвердить никаким экспериментом.
                  Возьмите прозрачный шланг, подайте туда воду с небольшим количеством песка, и посмотрите, как он себя ведет в месте изгиба. Надеюсь, у вас хватит смелости прийти потом в комментарии и признать, что вы были неправы.

                  https://patenton.ru/patent/RU2229347C2

                  Вы похоже сами не поняли, как эта форсунка работает. Кандидат технических наук, называется.
                  Там вода закручивается не из-за того, что труба изогнута, а из-за того, что труба круглая. Там есть специальная пробка, если вы ее уберете, то никакого завихрения не будет, хотя труба останется изогнутой.
                  Обратите внимание, где расположено отверстие в пробке. Оно находится возле самой стенки трубы. Вода проходит через него, попадает на круглую стенку в месте изгиба и закручивается, скользя по этой круглой стенке на другую сторону, где нет воды. А если пробки не будет, там будет вода, которая скользит в другую сторону, и на выходе никакого завихрения не будет.

                  Вот нарисовал вид с третьей стороны, которого там нет.