Гидравлика: Определить зазор сочения через пробку в зависимости от давления.

vadi-ks · Сообщение **vadi-ks** » 29 сен 2014, 12:39

Доброе время суток, форумчане. Есть пробка, удерживаемая пружиной с одной стороны и некое давление жидкости в трубке с другой стороны... Как определить на каком зазоре (сечении) уравновестится система, при условии что сила давления оказалась чуть больше силы упрогости пружины и жидкость сочится через пробку-конус?

Если пока некогда, то хотя бы направьте мысли в нужное русло. На что опираться при определении уравновешивания системы, а то у меня круг замыкается на 2х параметрах-качелях (давление-зазор), где они сойдутся...?

Спасибо.

zam2 · Сообщение **zam2** » 29 сен 2014, 15:53

У меня к вам три вопроса.
1. Правильно ли я представляю вашу систему?

2. Есть ли поток жидкости в трубе?
3. Знакомы ли вы с таким техническим устройством, как поплавковый расходомер?

balans · Сообщение **balans** » 29 сен 2014, 17:05

Здравия Вам желаю.

zam2 писал(а):Source of the post 3. Знакомы ли вы с таким техническим устройством, как поплавковый расходомер?

У ТС описание расплывчатое, но больше всего напоминает редуктор

zam2 · Сообщение **zam2** » 29 сен 2014, 17:27

balans писал(а):Source of the post ...но больше всего напоминает редуктор.

Верно!

SFResid · Сообщение **SFResid** » 29 сен 2014, 19:45

balans писал(а):Source of the post У ТС описание расплывчатое, но больше всего напоминает редуктор

А также (и скорее) предохранительный клапан.

vadi-ks · Сообщение **vadi-ks** » 30 сен 2014, 14:31

1. Правильно, если вы представили как-то так:

http://pixs.ru/showimage/naporjpg_7922860_14051114.jpg http://pixs.ru/showimage/naporjpg_7922860_14051114.jpg
(Прошу прощения, ваша картинка не загружалась, добавил свою. Ориентация в пространстве значения не имеет, главное что течет через появившийся от давления зазор между пробкой и трубкой, расчёт сечения которого как раз и интересует.)
2. Потока как такового нет, лишь вытекает исключительно из зазора, как писал выше (сочится).
3. Как заметил товарищ SFResid уместно употребить предохранительный клапан.

zam2 · Сообщение **zam2** » 30 сен 2014, 14:45

Я так и не понял до конца, что требуется получить, но вот несколько соотношений, вроде бы относящихся к делу.
Расход жидкости через кольцевой зазор: $G=kS_{KZ}\sqrt{\Delta p}$ .
$S_{KZ}$ - площадь кольцевого зазора.
$\Delta p$ - разница давлений внутри трубы и снаружи трубы.
Условие равновесия клапана: $F=\Delta p\left ( S_{TR}-S_{KZ} \right )$
$S_{TR}$ - площадь сечения трубы.

vadi-ks · Сообщение **vadi-ks** » 01 окт 2014, 06:29

Вроде это то, что мне и нужно, с некоторыми уточнениями:
1) Что такое k и откуда она берется? Но для меня важнее следующий пункт.
2) Условие равновесия - вот это я и искал. Вот мои следующие рассуждения:

Со стороны пружины сила $F=k_{PR} *(x_{0}+x)$ , где $k_{PR}$ - жесткость пружины (Н/м); $x_{0}$ - начальное сжатие пружины.
Со стороны жидкости сила $F=\Delta p(S_{TR}-S_{KZ})$ ;

Далее осталось прировнять правые части, выразив площадь кольцевого зазора $S_{KZ}$ через x, и решить полученное (квадратное) уравнение относительно х. Если что-то не так, поправьте.
3) Если бы пробкой был не конус, а просто цилиндрическая глухая планшайба, перекрывающая трубку в стык, или же другая форма, то ваше приведенное уравнение равновесия оставалось бы такой же? Думаю да. А если воздух вместо жидкости - разве вязкость рабочего тела не влияет на величину зазора?
Спасибо за помощь!

zam2 · Сообщение **zam2** » 01 окт 2014, 14:14

vadi-ks писал(а):Source of the post Что такое k и откуда она берется?

Дам ссылку на солидный источник: ГОСТ 8.586.1-2005. ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. http://snipov.net/c_4703_snip_111755.html http://snipov.net/c_4703_snip_111755.html. Вам все не нужно, а нужно только "ПриложениеА" (Теоретические основы метода измерений). В нем формула А.6 в полной красе. Она учитывает даже такие вещи, как обработка кромки седла клапана (острая или затупленная). Это все чтобы полюбоваться и забыть. Никто в здравом уме так не считает. Я запишу упрощенную формулу, которой обычно хватает. $G=S\sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho }}.$
$G,\; \; \left [ \frac{m^3}{s} \right ]$ -объемный расход жидкости,
$\Delta p,\; \; \left [ Pa \right ]$ - перепад давления,
$S,\; \; \left [ m^2\right ]$ - площадь проходного сечения,
$\rho ,\; \; \left [ \frac{kg}{m^3} \right ]$ - плотность жидкости.

vadi-ks писал(а):Source of the post Условие равновесия... Если что-то не так, поправьте.

Вроде все верно.

vadi-ks писал(а):Source of the post ...разве вязкость рабочего тела не влияет на величину зазора?

При приличных скоростях течения не влияет. Влияет при совсем малых скоростях и малых (капиллярных) зазорах - когда еле сочится. Хотя, может именно это и интересно? Впрочем, не уверен. Надо подумать.

balans · Сообщение **balans** » 01 окт 2014, 17:39

Здравия Вам желаю.

zam2 писал(а):Source of the post При приличных скоростях течения не влияет. Влияет при совсем малых скоростях и малых (капиллярных) зазорах - когда еле сочится. Хотя, может именно это и интересно? Впрочем, не уверен. Надо подумать.

Похоже именно это и надо.
Учитывая уравнение Бернулли
$\Delta p=\Delta p^*-\frac{1}{2}\rho \left ( \frac{G}{S_{TR} } \right )^2$
А также то, что площадь сечения зазора пропорциональна деформации пружины получил
$S_{TR} \Delta p+\frac{G^2}{S_{ZT}}(1-cos\alpha )=k(S_{ZT}-S_{ZT0})+F_{0}$
где $\alpha$ -угол между осью и образующей конуса $F_{0}$ -равновесное усилие пружины $\Delta p^*$ -разность давлении между окружающей средой и жидкости в трубе с расходом равным нулю.
Если положить, что жидкость идеальна, то уравнение линейной, и, следовательно равновесие системы неустойчиво.

yourdomain.com