Сопло лаваля своими руками

Самодельный пеногенератор для пенобетона. Чертеж пеногенератора

В статье про изготовление пеноблоков своими руками мы рассмотрели общие принципы процесса. Пришла пора заняться изготовлением своими руками необходимого оборудования, в частности — самодельного пеногенератора для пенобетона.

Самодельный пеногенератор для пенобетона. Чертеж пеногенератора

Этот пеногенератор для производства пенобетона очень прост и надежен, но обеспечивает качество и плотность пены, сравнимое по качеству с пеной, получаемой на дорогих автоматических пеногенераторах, а его изготовление обойдется вам в сущие копейки.

В конструкции самодельного пеногенератора для пенобетона использован простейший принцип парных вентилей: при помощи регулировочных вентилей 6 и 8 задается плотность пены, а запорные вентили 7 и 9 служат для перекрытия системы. Только однажды подобрав необходимые параметры пены при помощи регулировочных вентилей, потом вы будете пользоваться только вентилями запорными.

Принцип действия самодельного пеногенератора для пенобетона тот же, что и у всех остальных видов пеногенераторов. В камеру турбулентного смешивания под углом 90° подается раствор пеноконцентрата, где он смешивается с потоком воздуха. Потом смесь под давлением проходит через сопло, усеченное с двух сторон. На входе смесь сжимается, а на выходе расширяется, при этом скорость потока увеличивается в несколько раз. По такому принципу, изобретенному еще в позапрошлом веке Густавом Лавалем, работают сейчас все турбины. Выходящая из сопла под высоким давлением смесь попадает в пенопатрон, где разбивается в пену.

Схема пеногенератора с использованием сопла Лаваля

Конструкция пеногенератора для пенобетона, представленного на втором рисунке, полностью повторяет конструкцию первого, за исключением того, что вместо сопла Лаваля там установлена шайба-жиклер. Он будет нормально работать, но КПД такого пеногенератора будет ниже процентов на 40. Такой вариант годится как временный, пока изготавливается сопло Лаваля.

Схема пеногенератора с использованием шайбы-жиклера

Для функционирования пеногенератора нужен будет воздушный компрессор производительностью около 0.5 кубометра и давлением порядка 6 атмосфер. Разведенный в емкости объемом 100-200 литров пеноконцентрат можно подавать в пеногенератор при помощи обычного бытового насоса «Ручеек». Однако для больших объемов работ потребуется насос с ресивером. При обеспечении насосом давления порядка 2 атмосфер пеногенератор для пенобетона сможет производить до 300-500 литров пены в минуту. При использовании воздушного компрессора с ресивером на 100-300 литров производительностью 1 кубометр и давлением 6 атмосфер, производительность пеногенератора можно увеличить до 600 литров в минуту и более.

Рекомендации по изготовлению самодельного пеногенератора для пенобетона

Сопло Лаваля:

• Соотношение глубины и входного диаметра 1:1 (но не меньше 30мм);
• Соотношение глубины и выходного диаметра 3:1;
• Размер центрального отверстия 10мм.

Пенопатрон:

• Для производительности 150-200л: диаметр 30-40мм, длина 600-800мм;
• Для производительности 350-500 литров: диаметр 50-80мм, длина 600-800мм.

Размеры остальных узлов пеногенератора для пенобетона подбираются и подгоняются по месту.

Наполнитель пенопатрона пеногенератора

Отличным наполнителем для пенопатрона служат нержавеющие сетки для чистки посуды, продающиеся в любом хозяйственном магазине. Сеточки лучше брать тонкие проволочные, а не спиралевидные. Корпус пенопатрона очень плотно по всей длине набивается свернутыми сеточками, и на его выход накручивается «Ёрш» с установленной внутри сетчатой шайбой, которая не позволяет сеточкам вылететь из пенопатрона под давлением.

Такой наполнитель пенопатрона обходится очень дешево и исправно служит несколько лет в отличие от импортных наполнителей – односезонных и непомерно дорогих.

Расчёт сопел современных ракетных двигателей

Введение

Сопло ракетного двигателя- техническое приспособление, которое служит для ускорения газового потока, проходящего по нему до скоростей, превышающих скорость звука. Основные виды профилей сопел приведены на рисунке:

По причине высокой эффективности ускорения газового потока, нашли практическое применение сопла Лаваля. Сопло представляет собой канал, суженный в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами:

В ракетном двигателе сопло Лаваля впервые было использовано генералом М. М. Поморцевым в 1915 году. В ноябре 1915 года в Аэродинамический институт обратился генерал М. М. Поморцев с проектом боевой пневматической ракеты.

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

В ракете Поморцева было применено два интересных конструктивных решения: в двигателе имелось сопло Лаваля, а с корпусом был связан кольцевой стабилизатор. Подобные конструкции используются и в настоящее время, но уже с твёрдотопливным двигателем и системой автоматического наведения:

Однако проблемы остались старые, но уже в современном исполнении: ограниченная дальность до 3 км., наведение и удержание цели в условиях хорошей видимости, что для настоящего боя не реально, не защищённость от электромагнитных заградительных помех и, наконец, но не в последнюю очередь, высокая стоимость.

Теоретические основы

Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании специальных газодинамических расчётов. Основное уравнение, связывающее градиент площади сечения, градиент скорости и число Маха, следующее:

где: S – площадь сечения сопла; v – скорость газа; M – число Маха (отношение скорости газа в какой-либо точке потока к скорости звука в этой же точке).

Анализируя это соотношение, получаем, что в сопле Лаваля могут осуществляться следующие режимы течения:

1) M 0 (из уравнения). Дозвуковой поток в сужающемся канале ускоряется.
б) >0, тогда 1 – поток на входе сверхзвуковой:
а) 0, тогда >0. Сверхзвуковой поток в расширяющемся канале ускоряется.
3) = 0 – самое узкое место сопла, минимальное сечение.
Тогда возможно либо М = 1 (поток переходит через скорость звука), либо = 0 (экстремум скорости).

Какой из режимов реализуется на практике, зависит от перепада давлений между входом в сопло и окружающей средой.

Если давление, достигаемое в критическом сечении, превышает наружное давление, то поток на выходе из сопла будет сверхзвуковым. В противном случае он остается дозвуковым. [2]

— условие сверхзвукового истечения.

где: p* – давление торможения (давление в камере); pкр – давление в критическом сечении сопла; pнар – давление в окружающей среде; k – показатель адиабаты.

Если известны параметры в камере сгорания, то параметры в любом сечении сопла можно узнать по следующим соотношениям:

или ;

температуру:

или ;

или ;

или .

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

Постановка задачи

1. Рассчитать параметры течения потока газов в сопле Лаваля: для этого профиль сопла Лаваля разбивается на 150 контрольных точек – . Разбиение осуществляем таким образом, чтобы минимальное сечение располагалось в точке . Определяются значения газодинамических функций давления, плотности и температуры в каждом сечении.

2. Расчёты выполнить средствами высокоуровневого свободно распространяемого языка программирования Python по следующей расчётной схеме и исходным данным:

Рисунок 1-Профиль сопла Лаваля

Таблица 1-Исходные данные

Приведенные исходные данные носят демонстрационный характер.

Расчёт сопла Лаваля средствами Python

Для продолжения решения задачи на Python, нужно связать λ – приведенную скорость газа с координатой x вдоль продольной оси. Для этого я воспользовался функцией fsolve из библиотеки SciPy со следующей инструкцией:

fsolve( , ,xtol=1.5 · 10^8)

Привожу фрагмент программы для управления решателем с одной стартовой точкой:

Это единственно возможное на Python решение сложного алгебраического уравнения со степенной функцией от показателя адиабаты k. Например, даже для упрощённого уравнения с использованием библиотеки SymPy, получим недопустимое время расчёта только одной точки:

Время работы решателя: 195.675
0.16
1.95

Время работы программы: 0.222

Полученная эпюра распределения скоростей газового потока полностью соответствует изложенной выше теории. При этом, по предложенному алгоритму и библиотеке, время расчёта в 150 точках в 1000 раз меньше, чем для одной точки с использованием solve sympy.

Время работы программы: 0.203

Вывод

Температура на выходе из сопла уменьшается по приведенному в листинге уравнению газодинамики. Время выполнения программы приемлемое —0.203.

Время работы программы: 0.203

Вывод

Давление на выходе из сопла уменьшается по приведенному в листинге уравнению газодинамики. Время выполнения программы приемлемое -0.203.

Возникновение силы тяги от действия давления газа схематично показано на рисунке:

Время работы программы: 0.203

Вывод

Плотность газа на выходе из сопла уменьшается по приведенному в листинге уравнению газодинамики. Время выполнения программы приемлемое.

Сопло Лаваля как сверхъединичное устройство.

Принято считать, что сопло Лаваля – это техническое устройство, предназначенное исключительно для разгона газовых потоков до сверхзвуковых скоростей.

В русской Википедии можно прочитать аналогичное — Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Широко используется на некоторых типах паровых турбин и является важной частью современных ракетных двигателей и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателей. Сопло представляет собой канал, суженный в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами. Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании газодинамических расчётов. Сопло было предложено в 1890 г. шведским изобретателем Густафом де Лавалем для паровых турбин, с биографией которого можно познакомиться здесь — Лев Гумилевский. Густав Лаваль .

Возьмем рисунок из статьи Википедии. (Рис.1.), на котором схематично показано сечение сопла, а также динамика давления, температуры и скорости газового потока вдоль оси сопла.

Рис.1 Иллюстрация работы сопла Лаваля. По мере движения газа по соплу, его абсолютная температура Т и давление Р снижаются, а скорость V возрастает. М — число Маха.

Суживающая часть сопла называется конфузором, а расширяющая – диффузором. Хочу обратить внимание на соотношение длин конфузора и диффузора. Диффузор по длине больше конфузора. И хотя на этот факт в разных источниках никто не обращает внимание, думаю, что это важный параметр, значение которого необходимо соблюдать. Причем, если проектировать сопло Лаваля для газового и парового потока, то, действительно, длина конфузора должна быть меньше длины диффузора.

Не знаю, как объясняют этот факт ученые люди, но как русский дилетант могу предположить, что это связано с некими газовыми законами. Если сравнивать сопло Лаваля и самый обыкновенный ДВС (двигатель внутреннего сгорания), то можно заметить, что между ними есть некая аналогия – чередование фаз сжатия и разряжения, что в итоге позволяет выделиться внутренней энергии газа (топлива). В ДВС имеется 4 фазы – две изотермические и две адиабатические. В сопле Лаваля, похоже, есть только две фазы – адиабатическое сжатие и изотермическое расширение.

Сжатие осуществляется в конфузоре. И для адиабатического процесса он должен быть коротким. Изотермическое расширение происходит в диффузоре, поэтому для приближения процесса к изотермическому диффузор должен быть длинным, гораздо длиннее конфузора.

Говорить об идентичности сжатия и разряжения газа вдоль центральной оси сопла Лаваля, конечно, надо с некой долей условности, так как быстротечность процессов в нём не позволяет осуществляться процессу теплообмена между струёй газа и окружающей средой. Но кто говорит об окружающей среде? Ведь надо же в первую очередь объяснить, откуда топливо при своём сгорании черпает ту энергию, которая позволяет забрасывать спутники и космические корабли на орбиту Земли и даже дальше? Умные люди утверждают, что это так называемая внутренняя энергия топлива, но сам механизм этого процесса мудро замалчивают, ссылаясь на некие законы природы, открытые экспериментальным путём.

Мне, как дилетанту, остается предположить, что внутренняя энергия топлива – это ответная реакция эфирной и газовой среды на движущийся вдоль сопла Лаваля поток газа. Вначале эту совместную среду подвергают адиабатическому сжатию, потом – изотермическому расширению. И в ответ эфиро-атомная смесь отвечает выбросом инфракрасного излучения и разного рода ударными волнами. И этот ответ в большой степени зависит от состава газа. Разные газы дают разные ответные реакции. Но при любом газе важно учитывать участие в этом процессе эфирной среды.

Сопло Лаваля можно даже рассматривать в качестве простого варианта теплового насоса.

Соединив два сопла Лаваля, Шестеренко получил свой насадок. Здесь можно познакомиться с одним его патентом. А здесь с другим патентом. При желании любой пользователь может найти еще патенты Шестеренко на насадки и супернасадки разной конструкции. Думаю, что в последние годы никто в открытую не заявляет, что он использует насадки Шестеренко в тех или иных производственных процессах. Но, похоже, эти конструкции уже активно работают по всему миру, в том числе и в России.

Сопло Лаваля некоторые изобретатели пытались использовать в теплогенераторах в качестве кавитатора. Как известно, вода при высоких скоростях начинает парить прямо в потоке, образуя множество мелких пузырьков пара, которые схлопываясь, порождают массу интересных феноменов, одним из которых является нагрев воды. Правда, при использовании классических сопел Лаваля, которые хорошо работают в газовых потоках, в водном потоке кавитация приводила к слабому сверхъединичному эффекту – 120-200%. Это, конечно, требовало пересмотра некоторых положений физики, но с другой стороны, такой КУМ (коэффициент усиления мощности) не позволял надеяться на создании мощных энергогенераторов и всегда таил в себе угрозу, что найдется желающий охаять такой скромный результат, списав всё это на невежество первооткрывателей и несовершенство измерительной методики или техники. Именно по такому сценарию подвергались критике первые опыты по холодному ядерному синтезу. Такая же реакция была на создателей первых теплогенераторов, например, Потапова. Поэтому для водных потоков требовалась совсем другая форма сопел Лаваля. И такие попытки были проведены.

Если использовать сопла Лаваля для жидкой среды, способной к парообразованию, например вода, то в таком сопле конфузор может быть уже длиннее диффузора. Именно на этом настаивает автор изобретения Сверхзвуковое сопло для вскипающей жидкости (патент РФ № 2420674) . Вот как характеризует свое изобретение автор Фисенко Владимир Владимирович:

Изобретение относится к струйной технике и используется в устройствах для разгона различных сред с формированием однородного двухфазного потока среды. Сверхзвуковое сопло для вскипающей жидкости содержит входной сужающийся и выходной расширяющийся по ходу среды участки, между которыми расположено минимальное сечение сопла, при этом образующая начальной части расширяющегося участка сопла имеет вогнутую по отношению к оси сопла форму кривой, плавно переходящей в выпуклую по отношению к оси сопла форму в сечении сопла, в котором скорость потока равна локальной скорости звука. Технический результат — снижение гидравлических потерь в процессе преобразования потока жидкости в газожидкостной поток и повышение эффективности преобразования в сопле тепловой энергии в механическую работу. 1 ил.

Остальную информацию желающие могут получить непосредственно из самого патента. Нам же важно понять, что для легко вскипающих жидкостей сопло Лаваля должно иметь конструкцию отличную от тех, что хорошо работают с газовыми потоками. И, скорее всего, для каждого конкретного газа или жидкости, а также для выбранных режимов работы, следует создавать «своё» сопло Лаваля.

Сопло Лаваля для легкокипящей жидкости, например воды, должно учитывать такой факт, как увеличение объема массы в случае формирования в жидкости двух фаз – жидкости и пара. Ибо пар занимает при давлении в 1 атмосферу объем в сотни раз больше. Для воды этот показатель равен примерно 600-700. Поэтому для увеличения объема потока в два раза требуется, чтобы в пар превратилась незначительная часть жидкости, буквально 1-3%. При этом имеет место рост давления, возрастает силовое воздействие смеси. И этот результат достается даром, как проявление неких законов Природы – законов фазового перехода, роль Эфира в которых еще просто не изучена.

Именно по этой причине у меня и появилась уверенность в том, что сопло Лаваля – это сверхъединичное устройство, которое позволяет использовать не только теплотворную способность топлива, как это имеет место в ДВС, Дизеле или двигателе Стирлинга, но также и ответную реакцию среды, проявлением которой является не только дополнительное инфракрасное излучение и ударные волны, но и масса других интересных эффектов.

В последнее время ряд ученых заинтересовались связью между темпами роста ВВП (валового внутреннего дохода) с темпами роста энергопотребления. И вот что обнаружилось для России. Если в годы СССР темпы роста энергопотребления были примерно равны темпам роста ВВП, то для современной России это уже не соблюдается. Темпы роста ВВП превышают темпы роста энергопотребления в три (. ) раза. Это заставляет меня предположить, что российские производители кроме использования финансовых механизмов втихаря начинают использовать альтернативные энергетические технологии, дающие в точке приложения исполнительного механизма используемых машин энергии больше, чем её подводится к исполняющим механизмам (. ) из энергосети, если измерять это по электросчетчику на границе «сеть — предприятие». Ну, типа трансформатора Тесла вместо обычного трансформатора. Если вначале некоторые умельцы, беря немного мощности из сети, радовались десятикратному увеличению мощности, идущей в нагрузку, за что получали по шее от энергораспределительной компании и государства, то современные умельцы довольствуются ростом мощности в 2-3 раза. Да и то, маскируют это разными промежуточными процессами. Что говорить о промышленности, если уже в продаже появились приспособления, позволяющие брать из сети в два раза больше, чем показывает электросчетчик. И причём всё законно.

Кто не понял, повторяю, что в России уже в течение 20 лет используются альтернативные методы энергогенерации, отличные от тех, что применяются в умирающей Европе – гелио-ветро-энергетика. Причем эти методы реализованы внутри, например, тех же газогенераторов. И сопла Лаваля, как сами по себе, так и в модификации Шестеренко, как нельзя кстати подходит для этих целей. Как и тепловые насосы, центробежные теплогенераторы, вихревые трубки и множество других прибамбасов, на которые мы в силу нашего невежества и безразличия просто не обращаем внимание. А между тем процесс пошёл…

Сопло Лаваля

Сопло Лаваля.

Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Сопло представляет собой канал, сужающийся в середине.

Описание сопла Лаваля:

Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Сопло представляет собой канал, сужающийся в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами.

Феномен ускорения газа до сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля был обнаружен в конце XIX в. экспериментальным путём. Сопло было впервые предложено в 1890 г. шведским изобретателем Густафом де Лавалем для паровых турбин, а потому и названо по имени его изобретателя. Затем в 1913 г. Р. Годдардом подана заявка на изобретение на применение сопла Лаваля в двухступенчатой твердотопливной ракете . В настоящее время сопло Лаваля широко используется на некоторых типах паровых турбин, в ракетных двигателях и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателях .

Позже это явление – ускорение газа до сверхзвуковых скоростей нашло теоретическое объяснение в рамках газовой динамики и соответствующих газодинамических расчетов.

Принцип работы сопла Лаваля:

Ниже на иллюстрации показана работа сопла Лаваля.

По мере движения газа по соплу, его абсолютная температура Т и давление Р снижаются, а скорость V возрастает. Внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию его направленного движения. КПД этого преобразования в некоторых случаях (например, в соплах современных ракетных двигателей) может превышать 70 %. М – число Маха (скорость звука).

На сужающемся, докритическом участке сопла движение газа происходит с дозвуковыми скоростями (М газа достигает звуковой (М = 1). На расширяющемся, закритическом участке, газовый поток движется со сверхзвуковыми скоростями (М > 1).

Суживающая часть сопла называется конфузором, а расширяющая – диффузором. Диффузор по длине всегда больше конфузора. Иногда длина диффузора превышает длину конфузора в 250 раз. Удлинение диффузора способствует увеличению скорости истечения газа из сопла, а соответственно и тяги.

© Фото //www.pexels.com, //pixabay.com, //ru.wikipedia.org/wiki/Сопло_Лаваля

скорость истечения расчет работа истечение из сопла лаваля
сопло лаваля принцип работы чертеж купить температура для воздуха своими руками формулы для воды калькулятор википедия размеры

Как сделать пеногенератор для пенобетона своими руками: чертежи, сборка

Пеногенератор для пенобетона нужен, чтобы вспенить обыкновенный бетон и тем самым изменить его структуру и улучшить теплоизоляционные свойства, уменьшить плотность и массу.

Измененный материал можно использовать для изготовления строительных блоков разной конфигурации или заливки конструкций с применением опалубки.

Производство пенобетона — состав смеси

Стройматериал получают разной прочности в зависимости от пропорций компонентов, входящих в состав:

1. Портландцемент нужен в качестве вяжущего.
2. Средней и мелкой фракции песок должен состоять из кварца на ¾ и с менее чем 3% уровнем примесей.
3. Для вспенивания понадобится пенообразователь, синтетический или натуральный.
4. Вода.

Для изготовления 907 кг сырой пенобетонной смеси с плотностью 800 кг/м³ понадобятся:

• 420 кг песка;
• 320 кг цемента;
• 140 л воды в растворе;
• 1,2 кг пеноконцентрата.

Состав материала может отличаться в зависимости от назначения. Для первого ряда можно сделать более прочные и тяжелые изделия. Для верхних рядов подойдут облегченные и менее теплопроводные блоки.

Пенообразователь своими руками

Процесс приготовления требует затрат времени и труда, поэтому он имеет смысл, если планируется производить достаточно большое количество стройматериала.

Состав пенообразователя

Чтобы сделать пену для производства пеноблоков своими руками, понадобится раствор из:

• столярного клея — 0,06 кг;
• канифоли — 1 кг;
• каустической соды (едкий натр) — 0,15 кг.

Как сделать в домашних условиях

Этапы изготовления пенообразователя дома:

1. Сделать клей. 1:10 залить водой сухие куски клея и оставить на 24 часа, чтобы он разбух. Потом нужно нагреть воду с клеем, постоянно мешая, до +60°C. Когда получится однородная масса, состав готов.
2. Чтобы получить в результате пену, понадобится мыло из канифоли. Для этого требуется вскипятить натр и ввести в кипяток предварительно раскрошенную смолу. Для растворения канифоли понадобится варить смесь около 2 часов.
3. Полученные составы смешиваются в пропорции 1:6. В раствор клея следует вливать канифольное мыло.

Для дальнейшей работы, чтобы получить высокоплотную (80 г/дм³) пену, понадобится генератор. Для визуальной проверки ее пригодности можно заполнить ведро и перевернуть. Вспененная структура должна остаться на месте.

Меньший по плотности состав снизит качество бетона и изделий из него.

Изготовление пеногенератора

Перед изготовлением пеногенератора для пенобетона своими руками нужно изучить принцип его действия:

1. В генератор подается смесь пенообразователя и воды, а также сжатый воздух, нагнетаемый компрессором или насосом.
2. В устройстве они смешиваются и ускоряются из-за уменьшения проходного диаметра в жиклере или сопле Лаваля. В домашнем варианте — сетке из металла (для чистки посуды на кухне).
3. После прохождения через сетчатую структуру и наполнения воздухом смесь вспенивается.

Дальше пену нужно подать внутрь бетономешалки, чтобы получился пенобетон.

3 узла

В состав генератора для создания пены входят следующие основные подсистемы:

1. Устройство подачи. В его емкость, например, доработанный газовый баллон б/у, заправляется пенообразователь, который поступает для преобразования.
2. Дозирующий модуль. Регулирует подачу, а значит, плотность пены и характеристики итогового раствора — марку изделий из бетона.
3. Преобразующее устройство. В нем из воды, воздуха и пенообразователя получается пена.

Схема

В схему устройства необходимо включить:

• дозирующий модуль, чаще всего состоящий из вентилей, регулирующих количество пенообразующей смеси и воздуха;
• тройник или камеру смешивания;
• сопло Лаваля или жиклер;
• пенопатрон.

Существуют более сложные вариации схем, включающие емкость, патрубки и шланги, компрессорную установку, а также дополнительные конструкции преобразователя — диффузор, обратный клапан с патрубком для всасывания, стыковочный фланец и груз.

Сборка — чертеж

На сборочном чертеже в зависимости от вида используемого прибора должны быть представлены:

1. Запорный вентиль, управляющий подачей раствора.
2. Вентиль, с помощью которого настраивается плотность пены (количество концентрата и воды).
3. Вентиль, регулирующий давление воздуха.
4. Муфта соединительная.
5. Камера для смешивания.
6. Жиклер (шайба) 10 мм в диаметре.
7. Пенопатрон.
8. «Ерш» с сетчатой шайбой и резьбовым соединением.

Изготовление

Плотность пены и другие показатели ее качества зависят от выбора конструкции и правильности сборки генератора, который должен обеспечивать точное смешивание строительной смеси, воды и воздуха.

Понадобятся материалы и инструменты:

• вентили для регулировки и запирания;
• труба пластиковая или металлическая;
• гибкие шланги;
• компрессор или насос;
• сетки;
• емкость или металлический лист;
• тройники;
• специально выточенные элементы, например, сопло Лаваля;
• емкость (готовый баллон) или лист металла для изготовления;
• схема и чертежи.

Изготовление камеры смешивания

Потребуется взять приготовленную трубу и приварить к ней 2 патрубка:

1. С торца чаще всего подают воздух.
2. Эмульсия пенообразующего концентрата подсоединяется под углом 90°, а в некоторых конструкциях используют угол 45°.

Чтобы сделать более надежное устройство, в каждый из патрубков (боковой и торцевой) монтируют 2 крана:

• регулировочный — для изменения количества, давления, напора подачи;
• запорный, позволяющий в случае необходимости полностью перекрыть поступление.

2 вентиля ставят для того, чтобы после осуществления настроек качества пены, не сбивать их каждый раз при выключении устройства или прекращения подачи.

Патрубок для смеси делают больше воздушного на 20%.

Изготовление пенопатрона

Для выхода готовой смеси приваривается специальный патрубок ко 2 заготовке трубы.

Чтобы ограничить скорость выхода пены, в патрубке делается диффузор — воронка.

Превращение смеси в пену осуществляется с помощью фильтров в виде сеток. В домашних конструкциях используют готовые фильтры или более дешевый, но не менее эффективный вариант, — сеточки, которые сделаны для чистки кухонной утвари.

Нужно взять металлические проволочные сетки и набить ими патрубок по всей длине, делая это как можно плотнее.

В качестве корпуса для пенопатрона можно использовать пластиковые патрубки, производимые для канализационных систем. Часто концевой «Ерш» не используют, а ставят различные ограничители, не позволяющие сеточкам выпасть.

Соединение камеры смешивания и пенопатрона

Пенапатрон нужно соединить в торец со смешивающей камерой. Между ними ставится шайба жиклер или сопло Лаваля, которые служат для повышения скорости движения смеси по пеногенератору.

Применение сопла увеличивает коэффициент полезного действия системы на 30-40%. В соплах Лаваля, сделанных самостоятельно, ставятся круглые металлические пластины с множеством небольших отверстий.

Вариант с жиклером более дешев, его легче найти и установить, он может быть использован в качестве временной меры. Его, как и сопло Лаваля, ставят перед пенопатроном после камеры смешивания (тройника).

Наиболее распространенные параметры для сопла Лаваля:

• диаметр отверстия в центре — 10 мм;
• выходной диаметр относительно глубины делается 3:1;
• соотношение входного диаметра и глубины должно быть более 30 мм (1:1).

Оптимальные размеры пенопатрона, который делается для производства до 500 л пены, составляют 600-800 мм в длину и 50-80 мм в диаметре. Для меньших объемов (до 200 л) диаметр патрона делают 30-40 мм.

Подключение компрессора

Пенобетонный агрегат включает в себя компрессор, который может быть любым по конструкции, но с давлением около 6 атмосфер.

Если емкость пеногенератора представляет собой бак объемом 200 л, то вместо компрессора можно применить насос с давлением в 2-3 атмосферы.

Подключение емкости

Бак, содержащий пенообразователь, нужно подсоединить к боковому патрубку, соединенному с камерой смешивания.

Емкость принято устанавливать на каркас с колесами для удобного перемещения на объекте. С боковым патрубком ее соединяют с помощью гибкого шланга, через который эмульсия пенообразователя поступает в камеру смешивания.

Для производства большого объема продукта к емкости подключают небольшой дополнительный насос, способствующий более эффективной подачи эмульсии. Но нередко оставляют систему, работающей самотеком.

При монтаже все части пенообразователя должны быть соединены надежно и плотно. Для этого используют прокладки, уплотнительные муфты, ленту Фум и т.д.

Изготовленный своими руками пеногенератор для пенобетона обойдется дешевле купленного в магазине. Изготовленные из произведенной им пены блоки не будут отличаться качеством.

Расчёт сопел современных ракетных двигателей

Описание сопла Лаваля:

Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Сопло представляет собой канал, сужающийся в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами.

Феномен ускорения газа до сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля был обнаружен в конце XIX в. экспериментальным путём. Сопло было впервые предложено в 1890 г. шведским изобретателем Густафом де Лавалем для паровых турбин, а потому и названо по имени его изобретателя. Затем в 1913 г. Р. Годдардом подана заявка на изобретение на применение сопла Лаваля в двухступенчатой твердотопливной ракете . В настоящее время сопло Лаваля широко используется на некоторых типах паровых турбин, в ракетных двигателях и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателях .

Позже это явление – ускорение газа до сверхзвуковых скоростей нашло теоретическое объяснение в рамках газовой динамики и соответствующих газодинамических расчетов.

Важные нюансы

Нет способов изготовления любого оборудования, которые бы не подразумевали наличия некоторых нюансов. Из-за особенностей строительной промышленности сборка своими руками устройств для изготовления стройматериалов имеет особую специфику. Специалисты выделяют такие требования:

• размер центрального отверстия — 10 мм;
• соотношение 3:1 подходит для пропорциональных размеров глубины сопла и диаметра на выходе из него;
• глубина сопла и его входной диаметр должны быть не больше 30 мм и находиться в соотношении 1:1.

Чтобы изготовить пенопатрон, необходимо подобрать проволочную, а не спиралевидную сетку Лучше всего отдавать предпочтение сеткам, сделанным из нержавейки. Их, как и фильтр выхода пены из устройства, можно приобрести в магазине.

Корпус пенопатрона необходимо наполнить сетками, а на выходе закрепить ершик. Ершик можно и не ставить, но в этом случае не получится избежать разбрызгивания пены на выходе из сопла. Изготовление пеногенератора с условием предварительной подготовки не составит больших сложностей, а полученное устройство качественно прослужит в течение продолжительного времени.

>Пеноблоки своими руками на самодельном оборудовании – как сделать?

Принцип работы сопла Лаваля:

Ниже на иллюстрации показана работа сопла Лаваля.

По мере движения газа по соплу, его абсолютная температура Т и давление Р снижаются, а скорость V возрастает. Внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию его направленного движения. КПД этого преобразования в некоторых случаях (например, в соплах современных ракетных двигателей) может превышать 70 %. М – число Маха (скорость звука).

На сужающемся, докритическом участке сопла движение газа происходит с дозвуковыми скоростями (М газа достигает звуковой (М = 1). На расширяющемся, закритическом участке, газовый поток движется со сверхзвуковыми скоростями (М > 1).

Суживающая часть сопла называется конфузором, а расширяющая – диффузором. Диффузор по длине всегда больше конфузора. Иногда длина диффузора превышает длину конфузора в 250 раз. Удлинение диффузора способствует увеличению скорости истечения газа из сопла, а соответственно и тяги.

© Фото //www.pexels.com, //pixabay.com, //ru.wikipedia.org/wiki/Сопло_Лаваля

скорость истечения расчет работа истечение из сопла лаваля сопло лаваля принцип работы чертеж купить температура для воздуха своими руками формулы для воды калькулятор википедия размеры

Поиск технологий

Найдено технологий 1

Может быть интересно:

Интенсивное садоводство

Клиновые мельницы

Обеззараживание питьевой воды и сточных вод плазмой

Органические удобрения и технология производства

Рыбные фермы и технология выращивания рыбы

Графеновый аккумулятор и его преимущества

Охранная система РЛД «Редан-125»

Шпренгельные фермы с наклонными стойками

О чём данный сайт?

Настоящий сайт посвящен авторским научным разработкам в области экономики и научной идее осуществления Второй индустриализации России.

Он включает в себя: – экономику Второй индустриализации России, – теорию, методологию и инструментарий инновационного развития – осуществления Второй индустриализации России, – организационный механизм осуществления Второй индустриализации России, – справочник прорывных технологий.

Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!

Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.

Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.

Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.

Функционирование в среде

При работе сопла Лаваля в непустой среде (чаще всего речь идет об атмосфере) сверхзвуковое течение может возникнуть только при достаточно большом избыточном давлении газа на входе в сопло по сравнению с давлением окружающей среды.

При возникновении сверхзвукового течения давление газа на выходном срезе сопла может оказаться даже меньше давления окружающей среды (вследствие перерасширения

газа при движении по соплу). Такой поток может оставаться стабильным, поскольку давление окружающей среды (пока оно ненамного превышает давление газа на срезе сопла) не может распространяться против сверхзвукового потока.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)[
источник не указан 3716 дней
]

В общем случае удельный импульс сопла Лаваля (при работе как в среде, так и в пустоте) определяется выражением:

I=v_e+frac >cdot(p_e-p_o)
(5)
Здесь v_e — скорость истечения газа из сопла, определяемая по формуле (4); A — площадь среза сопла; p_e — давление газа на срезе сопла; p_o — давление окружающей среды; dot — секундный массовый расход газа через сопло.

Из выражения (5) следует, что удельный импульс и, соответственно, тяга ракетного двигателя в пустоте (при p_o=0) всегда выше, чем в атмосфере. Это находит отражение в характеристиках реальных ракетных двигателей: обычно для двигателей, работающих в атмосфере, указываются по два значения для удельного импульса и тяги — в пустоте

и
на уровне моря
(например, РД-107).

Зависимость характеристик двигателя от давления газа на срезе сопла p_e носит более сложный характер: как следует из уравнения (4), v_e растёт с убыванием p_e, а добавка frac >cdot(p_e-p_o) — убывает, и при p_e становится отрицательной.

При фиксированном расходе газа и давлении на входе в сопло величина p_e зависит только от площади среза сопла, которую обычно характеризуют относительной величиной — степенью расширения

сопла — отношением площади конечного среза к площади критического сечения. Чем больше степень расширения сопла, тем меньше давление p_e, и тем больше скорость истечения газа v_e.

Рассматривая соотношение давления на срезе сопла и давления окружающей среды, выделяют следующие случаи.[2]

• p_e=p_o — оптимальный режим расширения
  сопла, при котором удельный импульс достигает максимального значения (при прочих равных условиях). При этом, как следует из уравнения (5), удельный импульс становится численно равным скорости истечения газа v_e.

• p_e — режим перерасширения
  . Уменьшение степени расширения сопла (несмотря на уменьшение скорости истечения газа) приведёт к увеличению удельного импульса. При проектировании ракетных двигателей первых ступеней ракет конструкторы часто сознательно идут на перерасширение, поскольку с набором ракетой высоты атмосферное давление падает, уравнивается с давлением на срезе сопла, и удельный импульс двигателя возрастает. Таким образом, жертвуя тягой в начале полёта, получают преимущество на последующих его стадиях, что, как показывают расчёты и практика, в сумме даёт выигрыш в конечной скорости ракеты.

Однако, при значительном превышении давления окружающей среды над давлением в газовом потоке, в нём возникает обратная ударная волна
, которая распространяется против потока со сверхзвуковой скоростью, тем большей, чем больше перепад давления на её фронте, что приводит к
срыву сверхзвукового течения газа в сопле
(полному или частичному). Это явление может стать причиной автоколебательного процесса, когда сверхзвуковое движение газа в сопле периодически возникает и срывается с частотой от нескольких герц до десятков герц. Для сопел ракетных двигателей, в которых происходят процессы большой мощности, эти автоколебания являются разрушительными, не говоря о том, что эффективность двигателя в таком режиме резко падает. Это накладывает ограничение на степень расширения сопла, работающего в атмосфере.

• p_e>p_o — режим недорасширения
  . Недорасширение означает, что не вся внутренняя энергия газа израсходована на его ускорение и, увеличив степень расширения сопла, можно добиться увеличения скорости истечения газа и удельного импульса. В пустоте (при p_o=0) полностью избежать недорасширения невозможно.

При подстановке p_e=0 в формулу (4) получается теоретический предел скорости истечения в пустоте, определяемый внутренней энергией газа: v_ = sqrt<;fraccdotfrac<2;k>> К этому пределу асимптотически стремится скорость истечения при неограниченном увеличении степени расширения сопла, при этом увеличивается длина, диаметр выходного сечения, и, следовательно, вес сопла. Конструктор сопла, работающего в пустоте, должен принять решение: при какой степени расширения дальнейшее увеличение размера и веса сопла не стоит
того увеличения скорости истечения, которое может быть достигнуто в результате. Такое решение принимается на основании всестороннего рассмотрения функционирования всего аппарата в целом.

Вышесказанное объясняет то обстоятельство, что ракетные двигатели, работающие в плотных слоях атмосферы, как правило, имеют степень расширения меньшую, чем двигатели, работающие в пустоте. Например, у двигателя F-1 первой ступени носителя Сатурн-5 степень расширения составляет 16:1, а RL 10B-2 — двигатель, используемый NASA на ускорителях межпланетных зондов, имеет степень расширения равную 250:1.

Стремление добиться эффективной работы двигателя как на Земле, так и на высоте заставляет конструкторов искать технические решения, позволяющие достигнуть эту цель. Одним из таких решений явился подвижный сопловой насадок

— «продолжение» сопла, которое пристыковывается к нему по достижении ракетой разреженных слоёв атмосферы, увеличивая, таким образом, степень расширения сопла. Схема действия насадка изображена на рисунке справа. Эта схема была практически реализована, в частности, в конструкции двигателя НК-33-1.

Проблема оптимизации степени расширения сопла очень актуальна и при разработке авиационных реактивных двигателей, поскольку самолёт предназначен для полётов в широком диапазоне высот, а от удельного импульса его двигателей в сильной мере зависит экономичность и, следовательно, дальность полёта. В современных турбореактивных двигателях применяются регулируемые сопла

Лаваля. Такие сопла состоят из продольных пластин, имеющих возможность перемещения друг относительно друга, со специальным механизмом с гидравлическим или пневматическим приводом, позволяющим в полёте изменять площадь выходного и/или критического сечений, и, таким образом, добиваться оптимальной степени расширения сопла при полёте на любой высоте. Регулирование площади проходных сечений выполняется, как правило, автоматически специальной системой управления. Этот же механизм позволяет по команде пилота изменять в некоторых пределах и направление реактивной струи, а следовательно, направление вектора тяги, что существенно повышает маневренность самолёта.

Введение

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

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

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

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