Определение размеров зоны действия касательных сил и число распылителей.

Рисунок 1. Схема растекания струи;

1 - струя: 2 - коноидальный объем; 3 - пограничный слой; 4 - омываемая поверхность; S - толщина пограничного слоя; D - диаметр основания конуса струи; R_б - радиус действия касательных сил; X - расстояние до омываемой поверхности

Наиболее активное разрушение загрязнений производится касательными силами в зоне радиусом:

, м (5)

где - диаметр отверстия насадки (например = м), (согласно исх. данных);

X – расстояние от насадки до омываемой поверхности = 1 м;

S – толщина пограничного слоя;

ν – кинематическая вязкость воды, м²/с (при t = 20 °С, v = 1·10^-6 м²/с);

м; (6)

Зоной действия касательных сил и ограничивается зона очистки гидравлическими струями. Далее жидкость произвольными потоками стекает с поверхности.

Следовательно, необходимо стремиться, чтобы очищаемая поверхность одновременно или последовательно попала в зону, ограниченную радиусом R_о = R_б + r.

Решение задачи одновременного попадания поверхности в зону действия струй на практике встречает значительные трудности. Например, струя из насадка d_н = 4 мм при напоре 0,5 МПа, на удалении 0,6…0,8 м создает зону с радиусом R_o = 0,10…0,15 м. Следовательно, чтобы охватить такими зонами одновременно всю поверхность автомобиля, потребовалось бы не менее 3000 насадков. Это условие трудновыполнимо. Поэтому насадки закрепляются на рамке, которая перемещается вдоль автомобиля. Иногда для уменьшения числа насадков за счет увеличения площади контакта струи гидранты делают качающимися или вращающимися. Перекрытие площадей соседних зон должно быть в пределах 0,25...0,30R_о.

Количество насадок в моющей рамке:

, (7)

где - обмываемый периметр автомобиля

м; (8)

- коэффициент взаимного перекрытия зон действия касательных сил струи = 0,75;

L_a – длина автомобиля, м. (4,5…7).

В_а – ширина автомобиля, м. (1,2…2,5).

Расход жидкости через насадки (подача насоса) Q (м³/с) определим по формуле

, (9)

где: ƒ – коэффициент запаса расхода (ƒ = 1,2);

d_н – диаметр отверстия насадки, м;

n – число насадок;

μ – коэффициент расхода.

Из формулы (9) следует, что выгоднее иметь насадки малого диаметра, так как если при неизменном расходе площадь сечения насадки уменьшить в n раз, во столько же раз возрастет V_x , а гидродинамическое давление P_x увеличится в n² раз.

Однако диаметр насадок на практике выполняют в пределах 2...6∙10^-3 м, так как при меньшем диаметре насадки быстро засоряются. Кроме того, тонкая струя обладает малой устойчивостью при полете в воздухе и быстро распадается.

Таблица 2 - Характеристика насадок

Тип насадки	Профиль сопла	Коэффициент расхода μ	Коэффициент скорости φ
Цилиндрический		0,82	0,82
Конический		0,940	0,963
Коноидальный		0,980	0,980
Конический расходящийся		0,450	0,775

Лучшая форма насадок – коноидальная. Но из-за сложности их изготовления чаще используют конические или цилиндрические насадки.

Количество насадок в моющей рамке определяется обмываемым периметром автомобиля. Расстояние между насадками принимается равным 0,5 м.