Гидравлический дроссель

Постоянный гидравлический дроссель является активным гидравлическим сопротивлением для движущейся по трубопроводу жидкости, и представляет собой отверстие малого сечения по сравнению с трубопроводом. На рис. 4 представлены схема постоянного дросселя, образованного малым отверстием в тонкой пластине, перегораживающей трубопровод, и приближенный характер течения жидкости через дроссель. При подходе потока жидкости к дроссельному отверстию происходит сужение струи, а при выходе из отверстия – резкое расширение, сопровождаемое образованием вихрей. На создание этих вихрей затрачивается энергия, что приводит к потере давления в потоке жидкости, прошедшем через гидравлическое сопротивление. Эти потери давления определяются на основании уравнения энергетического баланса.

Рис. 4. Постоянный гидравлический дроссель

Для гидравлических приводов, имеющих трубопроводы малой длины и применяющих жидкость с высоким давлением, уравнение энергетического баланса для сечений 1 и 2 можно записать в виде:

На рис. 2 приведен приближенный характер изменения слагаемых этого уравнения между се­чениями 1 и 2. Если принять площади в сечениях 1 и 2 одинаковыми (А₁=А₂), то и скорости течения жидкости в этих сечениях будут равны V₁=V₂, тогда: Dр=р₁–р₂, т. е. при прохождении жидкости через гидравлическое сопротивление происходит потеря гидравлической энергии, выражаемая как потеря статического давления Dр. Уравнение энергетического баланса справедливо для любого участка трубопровода, но величина потерь давления Dр определяется по-разному в зависимости от характера течения жидкости на выбранном участке. В рассматриваемом случае режим течения жидкости через гидравлический дроссель носит турбулентный характер, при котором частицы жидкости находятся в сложном беспорядочном движении. Это приводит к рассеянию кинетической энергии потока и переходу ее в тепло. Потери давления Dр при турбулентном режиме течения, обусловленные потерей кинетической энергии, определяются формулой:

(2)

, где x – коэффициент сопротивления дросселя, зависящий от его геометрической конфигурации; v – средняя скорость течения жид­кости через дросселирующее отверстие.

Уравнение расхода жидкости, текущей через гидравлический дроссель, можно получить на основании равенств (1) и (2), исключив из них скорость V,

(3)

,где

А_др – площадь отверстия дросселя,

m – коэффициент расхода дроссельного сопротивления, .

В общем случае коэффициент расхода дросселя является переменной величиной, зависящей от геометрической конфигурации дросселирующего отверстия, его площади, скорости течения жидкости и ее вязкости. Аналитической зависимости m, от этих факторов не существует. Для некоторого установившегося стационарного состояния принимают m,=const. Из вышесказанного следует, что расход жидкости через гидрав­лический дроссель находится в квадратичной зависимости от перепада давлений Dр на дросселе.