Hidrológiai Közlöny 1978 (58. évfolyam)

11. szám - Gruber Kornél: Energiaátalakulások szabad vízsugárban

512 Hidrológiai Közlöny 1978. 11. sz. Energiaátalakulások szabad vízsugárban GItUBER KORNÉL* 1. A cikk során használt jelölések tp kontrakciós tényező JÍ kontrakciós tényező reciproka v [m/s] sebesség a sugár legkisebb keresztmetszetében <p sebességtényező g [m/s

2] gravitációs gyorsulás H [m] geodéziai magasság Q [m

3/s] vízhozam fi vízhozamtényező fi* szerkezeti tényező if hidraulikai hatásfok F [m

2] fúvóka kilépési keresztmetszete Fs [m

2] a vízsugár legkisebb keresztmetszeti területe v [m/s] sebességvektor a vízsugár legkisebb keresztmetszetében V [m/s] sebességvektor a fúvókából való kilépésnél E [mkp/kp] fajlagos energia P [mkp/s] teljesítmény U potenciáltér n normális irány Q [kps

2/m

4] sűrűség p [kp/m

2] nyomás S [kp/m

2] fajlagos súrlódó erő R [m] görbületi sugár y [kp/m

3] fajsúly 0 potenciálfüggvény V áramfüggvény Az indexben használt jelölések jelentése: a átlagos x x irányú komponens r r irányú komponens 2. Bevezetés A jelen tanulmányban egy elméletileg elhanyagolt, sok esetben tévesen ismert jelenséggel foglalkozunk. Bár a vízsugár-hidraulikának igen széles körű irodalma van, a vízsugár kontrakciós szakaszában végbemenő energiaátalakulások módjával, folyamatával ez ideig nem foglalkoztak. Igaz, hogy a vízsugár említett szakasza igen rövid (pár milliméter és pár centiméter közötti hosszúságú), mégis bizonyos esetekben hasznos ismerni az itt végbemenő folyamatokat. 3. Kontraháló-vízsugár szokásos tényezőiről Elöljáróban nézzük át a fúvókából a levegőbe kilépő szabad vízsugár jellemzésére használt tényezőket. Mint ismeretes (kúpos) fúvókából a szabadba kilépő vízsugár összehúzódik, kontrahál. Az F kilépő keresztmetszeti területű fúvóka után egy bizonyos távolságra a vízsugár keresztmetszeti területe már csak F

e (1. ábra), majd ez után a vízsugár ismét bővülni kezd, az őt burkoló örvénysor és a légsúrlódás hatására. A kontrakció mértékenek jelölésére a ip tényezőt használjuk, amelynek *Budapesti Műszaki Egyetem, Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézet, Budapest értéke többek között és főképpen a fúvóka kúpszögétől függ. F Értelmezése az 1. ábra jelöléseivel: y> = A fúvókából kilépő vízsugár sebessége a kontrakció lezajlása után sem éri el az elvileg számítható értéket, hanem ez alatt marad: v=(p\j2gR, ahol (pc 1, és sebességi tényezőnek nevezik (értéke a fúvóka belső felületének simaságától és kúpszögétől függ elsősorban). Az eddig bevezetett „veszteségi" tényezőkkel egy fúvóka vízhozama az alábbiak szerint számítható : Q =F yxp]f2gH=F fif2gH A pi-t gyakran vízhozam- vagy vízhozamveszteségi tényezőnek szokás nevezni. Ez utóbbi félreértésekre adhat okot, mivel a veszteség szó energetikai veszteségek jelölésére van fenntartva. V

a v

a = v

x 0D 1. ábra. Kontraháló vízsugár Puc. 7. KonmpaKtfusi cmpyu Fig. 1. The contracting jet A jelen esetben e tényezők közül csak a cp

2 szorzó jelent energetikai veszteséget, ha a fenti összefüggésből a sebesség négyzetét fejezzük ki. Ésőztető szórófejeknél a dr. Lipták Ferenc [5] által meghonosított pt* szerkezeti tényező értelmezése: fi* = yxpYv (itt rj a szórófej, vagy esetünkben a fúvóka belsejében keletkező hidraulikai veszteséget juttatja kifejezésre). Az energiaveszteséget ez esetben a <p

2rj szorzat adja, míg a teljes pi* = yxpYi) a vízhozam csökkenésére utal. 4. A vízsugár kontrakciós szakaszában végbemenő folyamatok Térjünk át ideális (és levegővel sem súrlódó) folyadéksugár vizsgálatára. A fúvókából kilépő ideális folyadéksugár szintén kontrakciót szenved, vagyis: 1