Hidrológiai Közlöny 1975 (55. évfolyam)
7. szám - Dr. Lipták Ferenc: Esőztető szórófejek u szerkezeti tényezői és energiaveszteségei
Hidrológiai Közlöny 1975. 8. sz. 34 J Esőztető szórófejek szerkezeti tényezői és energiaveszteségei Dr. LIPTÁK F E fi E N C * 1. A fi tényező értelmezése A kisméretű, élesszélű nyíláson kifolyó víz sebességét és hozamát — annak feltételezésével, hogy a nyomás a kifolyónyílás minden pontján azonos — a Bernoulli egyenlet segítségével számítjuk: v= V]/2gH 0, ahol <p a sebessógtónyező, értéke a nyílás alakjától, megmunkálásától ós a sebességtől függően 0,92—0,99 közötti. Gondosan megmunkált köralakú nyílásnál 0,97-re vehető fel. H 0 [m] a nyomás a nyílás középpontjában. Tekintettel arra, liogy a nyíláson kifolyó vízsugár a kiömlési keresztmetszet (F) után bizonyos távolságig fokozatosan összeszűkül, a legnagyobb sugársebesség a kontrahált keresztmetszetben, vagyis a legkisebb sugárkeresztmetszetben (F t) van. Q = F,v = y>Fv, ahol y> a kontrakciós tényező, F,/FI Q=<P vF]f2ÍH~ 0 = fiFÜ^Hl ugyanis a <p y> szorzatot általában m-el, vagy /i-vel jelölik, s vízhozamtényezőnek nevezik. Ha a nyíláshoz rövid (a hidraulikából ismert szempontok szerinti) csőtoldatot helyezünk, a vízhozam (tehát a fi érték) nő. Amennyiben a csőtoldatnak a vízfolyás irányába összeszűkülő kúpszerű kialakítást adunk, mind a <p, mind a fi érték a csőtoldat a kúpszögétől függ. Az irodalom szerint [1] fi értéke ce=13°—14° között éri el maximális értékét (0,94—0,95). Ha a víz belépését az edényből a kúpos csőtoldatba nem éles töréssel, hanem jól lekerekített átmenettel biztosítjuk, akkor «=13°—14° esetén már = 0,97—0,99 is elérhető. A szórófejeknél használt fi tényező vizsgálatánál azonban nem elegendő a fenti, kúpos csőtoldat hidraulikájának ismerete, mert a szórófej fúvókája nem értelmezhető egyszerűen úgy, mint edényből, kisméretű, kúpos csőtoldaton való kifolyás. Az egyik döntő különbséget a víznek a nyíláshoz (illetve csőtoldathoz) való hozzávetési módja jelenti. Szórófejeknél a víz a sugárcsőből, tengelyirányban, nagy sebességgel, iránytörés nélkül lép be a fúvókába. Ha a sugárcső-fúvóka csatlakoztatása hidraulikai szempontból jó (átmenet nélküli, sima), vesztesége alig van. A fúvóka konfuzor, sima belső felület esetén veszteségtényezője kicsi. Nagysága tehát a csatlakozástól, a belső felület érdességétől, a fúvóka hajlásszögétől és a sebességtől függ. A másik döntő különbséget az jelenti, hogy a nyomást nem a fúvóka kezdeténél mérjük (hiszen ott igen nehézkes lenne), hanem a szórófej csatlakozásánál a felszálló csövön. A felszálló csövön át nagy nyomással és bizonyos sebességgel érkező víz nyomásenergiájának jelentős része a szórófejen * Budapesti Műszaki Egyetem, Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézet. áthaladva, a fúvóka kezdetéig szintén sebességenergiává alakul át. Ha tehát a piezometrikus nyomást (ply) a szórófej-csatlakozásnál mérjük, és az alapján számolunk tovább, akkor a vízhozamképletben a fj, tényező a q> xp szorzaton kívül meg a szórófej kialakításával kapcsolatos hatásokat is tartalmazza. A hasonlítósíkot a szórófej-csatlakozásnál felvéve, az ottani energiamagasság: vagyis az ottani nyomás- és sebességmagasság összege. A sugárcsővég-f úvóka csatlakozás keresztmetszetben az energiamagasság: H n [m]=/lA-f —-f y 2g vagyis ezen második szelvény középpontjának a szórófej csatlakozás feletti magassága + az ottani nyomás- és sebességmagasság. Természetesen H [m]>// 0 [m], a kettő különbsége a szórófej csatlakozási módjától, a szórófejtörzs és sugárcső kialakításától, hosszától, átmérőjétől, az esetleges egyenirányítótól, a belső felület érdességétől stb. függő energiaveszteség. A szórófejben a kis hossz miatt (a szórófej csatlakozástól a fúvóka kezdetéig) a súrlódási veszteség nem jelentős, de a belépési, irány változási, esetleges átmenet nélküli szűkületek vagy bővületek miatti ellenállások már nagyobbak. Ha bevezetjük az jelölést, melyből H 0= r\H, akkor Q=<p yF\TgjH~= <p w][^F\2gH= fiF^2g~H, már a szórófejre értelmezett vízhozamképlet, melyben fi = (pij>Y r], s ezt szerkezeti tényezőnek nevezzük. A H [m] érték tehát a szórófej csatlakozási helyére vonatkozó energiamagasság, fi pedig a szórófej-csatlakozás ós a fúvóka kiöndőéle utáni legszűkebb sugárkeresztmetszet közötti teljes energiakülönbséget magába foglalja, fi számításánál azonban nem szokták a szórófej-csatlakozás és a fúvókaél (illetve az F t) közötti magasságkülönbséget figyelembe venni, mint helyzeti energianövekedést, így a fi tényező ezt a magasságkülönbséget mint veszteséget foglalja magába. A gyakorlatban a fi tényező számításánál H [m] értékként a szórófej-csatlakozásnál általában a rugós nyomásmérővel mért p/y [m] értéket szokták alapul venni, az ottani sebességmagasságot nem. Ennek értéke ugyanis a nyomásmagassághoz képest kicsi. Ha a szórófejben kisebb átmérőjű fúvóka van, ós a kis vízhozam miatt a felszállócsőben a sebesség nem több 2 m/s-nál, akkor értéke 0,2 m alatti, ami elhanyagolható. Nagyobb fúvóka (fúvókapár) alkalmazásánál a felszállócsőben
