Аннотация

Аннотация

Приведено описание лабораторной комбинированной литниковой системы. Изложены результаты теоретического и экспериментального определения скоростей и расходов жидкости в зависимости от количества одновременно работающих питателей при их несимметричном расположении относительно стояка. Получено хорошее совпадение расчетных и опытных данных.

Полный текст

Ранее [1] нами была исследована теоретически и экспериментально комбинированная литниковая система (ЛС). Однако в процессе работы выяснилось, что необходимо изучение работы такой системы при несимметричном расположении питателей относительно стояка и возможности использования уравнения Бернулли (УБ) в этом случае. Ведь УБ получено для потока с постоянным расходом. В ЛС расход по мере раздачи потока в коллекторе уменьшается от максимума до 0, т.е. нарушено главное допущение при выводе УБ. И использование УБ для таких ЛС можно доказать только экспериментально. А ЛС с несимметричным расположением питателей относительно стояка (с «перекосом» потоков жидкого металла) – частое явление в практике литья. Лабораторная установка состоит из литниковой чаши, стояка, коллектора и семи одинаковых питателей I–VII (рисунок). Внутренний диаметр чаши Рис. Комбинированная литниковая система равен 272 мм, высота воды в чаше 103,5 мм. Продольные оси коллектора и питателей находятся в одной горизонтальной плоскости. Уровень жидкости H – расстояние по вертикали от сечения 1–1 в чаше до продольных осей коллектора и питателей – поддерживался постоянным путем непрерывного доливания воды в чашу и слива ее излишков через специальную щель в чаше: м. Жидкость выливается сверху из питателей в форму. В сечениях коллектора 5–5, …, 12–12 установлены для измерения напора пьезометры – стеклянные трубочки длиной 370 мм и внутренним диаметром 4,5 мм. В сечениях стояка 2–2, 3–3 и 4–4 были также размещены изогнутые на 90° пьезометры (на рисунке не показаны). Время истечения жидкости из каждого питателя составляло 60–200 с – в зависимости от количества одновременно работающих питателей, а вес вылившейся из питателя воды – около 9 кг. Эти временные и весовые ограничения обеспечили отклонение от среднего значения скорости м/с, не более. Расход жидкости из каждого питателя определялся восемь или более раз. В случае работы питателей I и II получается симметричная (относительно стояка) ЛС, в которой При работе всех семи питателей максимальный «перекос» в ЛС – слева от стояка в шесть раз больше питателей, чем справа. Все необходимые формулы и пояснения имеются в статье [1]. Для данной ЛС длина стояка м, длина каждого питателя м, расстояние между питателями м, расстояние от стояка до первого питателя м. Диаметры стояка, коллектора и питателей, мм: Принимаем, как и в работе [2], что коэффициент потерь на трение Коэффициент местного сопротивления входа из чаши в стояк в зависимости от скругления входной кромки определяем по справочнику [3, с. 126]: По данным [4], Результаты расчетов приведены в таблице, в которой под сечением х–х понимается сечение 16–16 при работе питателей I–III, 17–17 – для питателей I–IV, …, 20–20 – для питателей I–VII. Расчетные и экспериментальные характеристики литниковой системы Работающие питатели , м3/с I I, II I–III I–IV I–V I–VI I–VII Рассмотрим суммарный расход из питателей. При работе I, I и II, I–III питателей расчетный расход выше опытного на 2,1 и 0,4 и ниже на 0,3 % соответственно. Прекрасное соответствие. Затем теоретический расход при работе питателей I–IV, I–V, I–VI и I–VII становится ниже экспериментального на 2,7, 3,7, 5,7 и 6,6 %, т.е. расчетный расход по непонятным причинам становится ниже опытного, хотя эта разница вполне допустимая. Причем теоретические значения скоростей и ниже экспериментальных при работе соответственно 3, 4, 5, 6 и 7 питателей – на 2,8, 4,7, 6,2, 6,2 и 5,3 %, почти как расходы, что также вполне допустимо. Однако расчетная скорость в питателе II становится ниже экспериментальной на 20 % при работе всех семи питателей, а в питателе I – на 5,6 % выше. Учитывая, что расход в питателе II составляет всего 54,1 % от расхода в питателе VII, суммарный расход в системе ниже расчетного всего на 6,6 %. Количество питателей и их суммарная площадь увеличились в семь раз, однако расход в системе увеличился только в 2,956 раза по расчету и в 3,229 раза – в эксперименте. Это объясняется ростом гидравлических потерь в стояке и коллекторе при увеличении числа питателей. В случае работы всех семи питателей слева от стояка работают 6 питателей, справа – только один. Однако расход в левой части больше расхода в правой части всего в 3,3 раза, а не в 6 раз. Причем скорость жидкости в питателе I меняется мало: она равна 1,886 мс при работе питателей I и II, 1,698 мс (на 10 % меньше) – для питателей I–VII. В то время как скорость в питателе II упала в три раза, в питателе VII при работе семи питателей она в два раза ниже, чем в питателе II при работе питателей I и II. И все это поддается расчету. Как видно, уравнение Бернулли можно использовать и при расчетах ЛС с большим «перекосом» потоков. А ранее считалось, что УБ нельзя применять при расчетах расходов в ЛС, так как расход резко меняется, он постоянен при работе только одного питателя, что бывает на практике редко. А здесь показано, что можно использовать УБ при расчетах с ЛС с большим количеством питателей, да еще при резком «перекосе» потоков после деления их на две части в стояке. Таким образом, в данной статье теоретически и экспериментально доказано, что уравнение Бернулли можно использовать при расчетах комбинированных литниковых систем в случае несимметричного расположения питателей относительно стояка.