Высоконапорные струи
ВЫСОКОНАПОРНЫЕ СТРУИ (а. high-head jet; н. Hochdruckwasserstrahlen; ф. jets а grande poussee; и. chorros de alta presion) — струи жидкости с давлением у насадки свыше 4,9 МПа и скоростью вылета из неё свыше 100 м/с.
Различают высоконапорные струи стационарные (наиболее применяемые) и нестационарные. Стационарные высоконапорные струи — струи с постоянными во времени гидродинамическими характеристиками: гидромониторные с давлением 4,9-15,9 МПа при диаметре выходного отверстия насадки 16-32 мм и скорости вылета из неё 100-200 м/с (применяются для гидроотбойки угля); тонкие с давлением 19,6-392 МПа (в промышленных условиях до 49 МПа) при выходном отверстии насадки диаметром 0,2-3,5 мм и скорости вылета из неё 200-900 м/с (используются для резания угля и т.п.).
По мере удаления от насадки сплошность струи постепенно нарушается (рис. 1). В непосредственной близости от насадки выделяется начальный участок струи — сплошное ядро с постоянной скоростью движения, равной скорости истечения из насадки (рис. 2). Длина начального участка высоконапорной струи (при давлении до 49 МПа для насадок 1-10 мм) составляет 90-100 диаметров выходного отверстия насадки. Следующий участок струи, в пределах которого ещё не нарушается сплошность струи, называется основным. Часть струи, следующая за ним, для разрушения горной породы неэффективна. Устройства, формирующие стационарные гидромониторные высоконапорные струи, — гидромониторы, тонкие высоконапорные струи — специальные гидромониторы, гидравлические резаки, трубчатые каналы с насадками (на исполнительных органах горных машин). Для получения стационарных гидромониторных высоконапорных струй используют центробежные насосы, для тонких — плунжерные. К нестационарным высоконапорным струям относят пульсирующие и импульсные струи.
Пульсирующие — непрерывные высоконапорные струи с периодически изменяющимися гидродинамическими характеристиками используются с теми же параметрами, что и гидромониторные стационарные струи. Пульсирующие высоконапорные струи получают: периодическим введением в струю с помощью эжектора порции воздуха; с помощью преобразователей потока, трансформирующих непрерывный поток в пульсирующий без повышения давления или гидроимпульсаторов и др. При отбойке угля пульсирующие высоконапорные струи более эффективны, чем стационарные гидромониторные высоконапорные струи того же давления.
Импульсные высоконапорные струи — прерывистые, состоящие из отдельных струй с продольным и поперечным размерами эффективной части одного порядка. Параметры: давление 490-980 МПа при скоростях 500-1200 м/с (насадки диаметром 8-12 мм).
Без учёта энергетических потерь, обусловленных сжимаемостью жидкости, скорость выброшенной из насадки струи vc (м/с) определяется из выражения
где u0 — скорость разгона жидкости, м/с;
D — диаметр входного отверстия насадки, мм;
d0 — диаметр выходного отверстия насадки, мм.
Импульсные высоконапорные струи формируются импульсными водомётами и гидропушками.
