Сопло лаваля своими руками

Ещё вариант сопел для пескоструя.))

Всем здрасте))
Вы уж извините, что повторюсь с темой)))
Но это всё ради того что бы помочь друг другу советом. Не так ли ?

Итак :
После постройки пескоструя дело у меня встало за соплами. Решил делать из старых свечек.
И вот ковыряю я свечки в гараже и подходит председатель гаражного кооператива. Разговор. Что да как и для чего. И тут он выдаёт — а я сопло делал напаивая победитовые пластины на концы трубки… Блин! Как просто!
Я посидел, погонял в голове и наутро побежал к токарю на работе…
И вот что родилось :

Металлическая вставка с твёрдосплавной вставкой внутри .
А вот схема как это работает:

И это заработало ! Отлично заработало !
На обычном песке с реки износа практически не появилось после 20 часов работы. А вот после работы кварцевым песком, износ на тыёрдосплавной вставке начал появляться после 3х часов работы.

Мысль не стоит на месте… И после поисков заводской форсунки из карбидов, родилась идея дополнить сопло внешним конусом.
И родилось оно :

Вот с таким принципом работы

Эффект чистки увеличился раза в два !

Вот только внешнее сопло долго не живёт 1-2 часа работы, а потом начинает расти каверна внутри внешнего сопла… Сбивается и не правильно завихряется струя песка и воздуха((( (возможно это можно решить применением других материалов. я использовал обычную чёрную сталь.)

Внутренний диамерт твёрдосклавной вставки 4мм. Угол на внешней насадке 10 градусов. Остальные размеры импровизация.

Вот как то так. В общих чертах.
Кому что не ясно, пишите объясню и расскажу что да как.))

Комментарии 59

Вариант хороший.
Но не проще ли все же отжалеть денег и купить нормальное сопло вентури для инжекторного пескоструя из карбид-бора (карбид-вольфрама) ? На работе выхаживает порядка 1 года — песочим по 8-10 часов каждый день, песок оксид-аллюминия ?
Сопло покупаем в Новополоцке вроде как, но его везут из РФ — цена примерно 100-120$ .

Чую по любому придётся разориться на Вентури.))

оно ходит нормально, тем более то что ты нарисовал — один в один сопло вентури. только надо будет примерно рассчитать внутренний диаметр исходя из компрессора.
мы брали 6 и работали ей до 9-10 мм — сквозного отверстия

Так и мудрил я с чертежей Вентури. Давно купил бы вентури, но у них диаметр с 5 мм начинается… Слабоват мой компрессор… Вот сейчас другой компрессор замутил, теперь буду вентури мутить))

вообще как бы в пескоструе самое важное компрессор+ресивер и сопла, которые расходник

Это ясно. Но надо с чего то начинать))

ну тогда с подсчетов финансов )))

Вариант хороший.
Но не проще ли все же отжалеть денег и купить нормальное сопло вентури для инжекторного пескоструя из карбид-бора (карбид-вольфрама) ? На работе выхаживает порядка 1 года — песочим по 8-10 часов каждый день, песок оксид-аллюминия ?
Сопло покупаем в Новополоцке вроде как, но его везут из РФ — цена примерно 100-120$ .

тоже думаю что заводское лучше прикупить мы пользуемся клемко на судострое сопло ходит очень долго пескоструим под са2 колотой дробью и абразивный шлак объемы огромные! удачи!

Когда я в начале 80-х работал токарем, мне приходилось делать такие детали из нержавейки 08Х18Н10Т. Называлась она НАСАДОК ПЕСКОВЫЙ.

Во во. Из нержи надо попробовать, хотя тут в комментах один спец написал, что эффект тот же будет…

Можно из углеродистой стали и сделать закалку заготовки! А так еще можно пробовать методом проб и практики какую заготовку сделать.

Если бы это всё ещё и бесплатно было)))

Да что есть то есть.

Tigrokris25

Если бы это всё ещё и бесплатно было)))

Расскажу как оно будет:
Ищешь материал-точишь-ставишь пробуешь-выбрасываешь = за все деньги
Ищешь другой материал — … все тоже самое = еще + деньги
И в итоге, епт, мне немного не хватило до заводского и столько времени прое***-потеряно…

Вот халява закончилась. Встал вопрос : завод или опыты. Я думаю завод)

однозначно в закладки.спасибо

Рад быть полезным))

хм.тоже начинал с нуля но пришел к тому что теперь у меня сопло служит пол года без перерыва (еще могло проработать но уже распыл немного не тот)
расскажу два последних этапа.
предпоследний — металический соплодержатель и керамическое сопло внутри него, заказывал на заводе керамики по 30 руб за штуку, хватает на 4 часа без перерыва.
но прогресс не стоит на месте и давно уже есть более твердыые материалы и есть такой как карбит бора — это следующий по твердости на одну ступень ниже алмаза! пришлось переделать немного соплодержатель.
за весь срок не пистолеты вобщем обсолютно нечего не сьедает, и по деньгам за этот срок экономия — десятки тысяч.

Это да. Из карбида на том же заводе заказывал?

нет, карбит через инет — фирма сторра, одно сопло 2300 примерно стоит, заменяет 700-800 керамических сопел по 30р — сам считай выгоду…(у нас одновременно 12 пистолетов практически без перерыва работают)

Ссылки на фирму нет?

Да в поиске вбиваешь сторра…

Нашёл! Спасибо, дружище. Не натыкался ещё на неё.))

Да пожалуйста, у них полно готовых схем заливки, делай запрос. Эх жалко что мне раньше никто не подсказал.

Спасибоще ещё раз.))) Прям праздник какой то… С ценами тока не разобрался пока.

нет, карбит через инет — фирма сторра, одно сопло 2300 примерно стоит, заменяет 700-800 керамических сопел по 30р — сам считай выгоду…(у нас одновременно 12 пистолетов практически без перерыва работают)

+1
офигенно, еще бы сразу прайс у них на сайте был

нет, это не просто магазинчик побрекушек…
цена от многих параметров зависит и нет смысла ее выкладывать да и комерческая тайна какая никакая
вобщем это нормально))) останется только соплодержатель выточить))

Не знаю но кран-шаровый придёт в негодность через неделю.Я ставил кран после подачи воздуха на тройнике.

Ну придёт… Вечного ни чего нет. Купил новый и поставил. Затраты на производство, так сказать.))

ага 250р.Мне хватает на 3 года.

Ну у меня только пластиковая вставка в кране задралась и пропускает воздух… Это за пол года.

Tigrokris25

Ну придёт… Вечного ни чего нет. Купил новый и поставил. Затраты на производство, так сказать.))

верно, у нас краны уже 6 лет служат (работаем каждый день по 12 часов)

Главное открывать и закрывать полностью. Ага?))

нет, просто когда там только воздух, он вообще никак его не изнашивает, а если с песком это так…одноразовое удовольствие

Сопло Лаваля как сверхъединичное устройство.

Принято считать, что сопло Лаваля – это техническое устройство, предназначенное исключительно для разгона газовых потоков до сверхзвуковых скоростей.

В русской Википедии можно прочитать аналогичное — Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Широко используется на некоторых типах паровых турбин и является важной частью современных ракетных двигателей и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателей. Сопло представляет собой канал, суженный в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами. Эффективные сопла современных ракетных двигателей профилируются на основании газодинамических расчётов. Сопло было предложено в 1890 г. шведским изобретателем Густафом де Лавалем для паровых турбин, с биографией которого можно познакомиться здесь — Лев Гумилевский. Густав Лаваль .

Возьмем рисунок из статьи Википедии. (Рис.1.), на котором схематично показано сечение сопла, а также динамика давления, температуры и скорости газового потока вдоль оси сопла.

Рис.1 Иллюстрация работы сопла Лаваля. По мере движения газа по соплу, его абсолютная температура Т и давление Р снижаются, а скорость V возрастает. М — число Маха.

Суживающая часть сопла называется конфузором, а расширяющая – диффузором. Хочу обратить внимание на соотношение длин конфузора и диффузора. Диффузор по длине больше конфузора. И хотя на этот факт в разных источниках никто не обращает внимание, думаю, что это важный параметр, значение которого необходимо соблюдать. Причем, если проектировать сопло Лаваля для газового и парового потока, то, действительно, длина конфузора должна быть меньше длины диффузора.

Не знаю, как объясняют этот факт ученые люди, но как русский дилетант могу предположить, что это связано с некими газовыми законами. Если сравнивать сопло Лаваля и самый обыкновенный ДВС (двигатель внутреннего сгорания), то можно заметить, что между ними есть некая аналогия – чередование фаз сжатия и разряжения, что в итоге позволяет выделиться внутренней энергии газа (топлива). В ДВС имеется 4 фазы – две изотермические и две адиабатические. В сопле Лаваля, похоже, есть только две фазы – адиабатическое сжатие и изотермическое расширение.

Сжатие осуществляется в конфузоре. И для адиабатического процесса он должен быть коротким. Изотермическое расширение происходит в диффузоре, поэтому для приближения процесса к изотермическому диффузор должен быть длинным, гораздо длиннее конфузора.

Говорить об идентичности сжатия и разряжения газа вдоль центральной оси сопла Лаваля, конечно, надо с некой долей условности, так как быстротечность процессов в нём не позволяет осуществляться процессу теплообмена между струёй газа и окружающей средой. Но кто говорит об окружающей среде? Ведь надо же в первую очередь объяснить, откуда топливо при своём сгорании черпает ту энергию, которая позволяет забрасывать спутники и космические корабли на орбиту Земли и даже дальше? Умные люди утверждают, что это так называемая внутренняя энергия топлива, но сам механизм этого процесса мудро замалчивают, ссылаясь на некие законы природы, открытые экспериментальным путём.

Мне, как дилетанту, остается предположить, что внутренняя энергия топлива – это ответная реакция эфирной и газовой среды на движущийся вдоль сопла Лаваля поток газа. Вначале эту совместную среду подвергают адиабатическому сжатию, потом – изотермическому расширению. И в ответ эфиро-атомная смесь отвечает выбросом инфракрасного излучения и разного рода ударными волнами. И этот ответ в большой степени зависит от состава газа. Разные газы дают разные ответные реакции. Но при любом газе важно учитывать участие в этом процессе эфирной среды.

Сопло Лаваля можно даже рассматривать в качестве простого варианта теплового насоса.

Соединив два сопла Лаваля, Шестеренко получил свой насадок. Здесь можно познакомиться с одним его патентом. А здесь с другим патентом. При желании любой пользователь может найти еще патенты Шестеренко на насадки и супернасадки разной конструкции. Думаю, что в последние годы никто в открытую не заявляет, что он использует насадки Шестеренко в тех или иных производственных процессах. Но, похоже, эти конструкции уже активно работают по всему миру, в том числе и в России.

Сопло Лаваля некоторые изобретатели пытались использовать в теплогенераторах в качестве кавитатора. Как известно, вода при высоких скоростях начинает парить прямо в потоке, образуя множество мелких пузырьков пара, которые схлопываясь, порождают массу интересных феноменов, одним из которых является нагрев воды. Правда, при использовании классических сопел Лаваля, которые хорошо работают в газовых потоках, в водном потоке кавитация приводила к слабому сверхъединичному эффекту – 120-200%. Это, конечно, требовало пересмотра некоторых положений физики, но с другой стороны, такой КУМ (коэффициент усиления мощности) не позволял надеяться на создании мощных энергогенераторов и всегда таил в себе угрозу, что найдется желающий охаять такой скромный результат, списав всё это на невежество первооткрывателей и несовершенство измерительной методики или техники. Именно по такому сценарию подвергались критике первые опыты по холодному ядерному синтезу. Такая же реакция была на создателей первых теплогенераторов, например, Потапова. Поэтому для водных потоков требовалась совсем другая форма сопел Лаваля. И такие попытки были проведены.

Читайте также  Пеллеты своими руками в домашних условиях

Если использовать сопла Лаваля для жидкой среды, способной к парообразованию, например вода, то в таком сопле конфузор может быть уже длиннее диффузора. Именно на этом настаивает автор изобретения Сверхзвуковое сопло для вскипающей жидкости (патент РФ № 2420674) . Вот как характеризует свое изобретение автор Фисенко Владимир Владимирович:

Изобретение относится к струйной технике и используется в устройствах для разгона различных сред с формированием однородного двухфазного потока среды. Сверхзвуковое сопло для вскипающей жидкости содержит входной сужающийся и выходной расширяющийся по ходу среды участки, между которыми расположено минимальное сечение сопла, при этом образующая начальной части расширяющегося участка сопла имеет вогнутую по отношению к оси сопла форму кривой, плавно переходящей в выпуклую по отношению к оси сопла форму в сечении сопла, в котором скорость потока равна локальной скорости звука. Технический результат — снижение гидравлических потерь в процессе преобразования потока жидкости в газожидкостной поток и повышение эффективности преобразования в сопле тепловой энергии в механическую работу. 1 ил.

Остальную информацию желающие могут получить непосредственно из самого патента. Нам же важно понять, что для легко вскипающих жидкостей сопло Лаваля должно иметь конструкцию отличную от тех, что хорошо работают с газовыми потоками. И, скорее всего, для каждого конкретного газа или жидкости, а также для выбранных режимов работы, следует создавать «своё» сопло Лаваля.

Сопло Лаваля для легкокипящей жидкости, например воды, должно учитывать такой факт, как увеличение объема массы в случае формирования в жидкости двух фаз – жидкости и пара. Ибо пар занимает при давлении в 1 атмосферу объем в сотни раз больше. Для воды этот показатель равен примерно 600-700. Поэтому для увеличения объема потока в два раза требуется, чтобы в пар превратилась незначительная часть жидкости, буквально 1-3%. При этом имеет место рост давления, возрастает силовое воздействие смеси. И этот результат достается даром, как проявление неких законов Природы – законов фазового перехода, роль Эфира в которых еще просто не изучена.

Именно по этой причине у меня и появилась уверенность в том, что сопло Лаваля – это сверхъединичное устройство, которое позволяет использовать не только теплотворную способность топлива, как это имеет место в ДВС, Дизеле или двигателе Стирлинга, но также и ответную реакцию среды, проявлением которой является не только дополнительное инфракрасное излучение и ударные волны, но и масса других интересных эффектов.

В последнее время ряд ученых заинтересовались связью между темпами роста ВВП (валового внутреннего дохода) с темпами роста энергопотребления. И вот что обнаружилось для России. Если в годы СССР темпы роста энергопотребления были примерно равны темпам роста ВВП, то для современной России это уже не соблюдается. Темпы роста ВВП превышают темпы роста энергопотребления в три (. ) раза. Это заставляет меня предположить, что российские производители кроме использования финансовых механизмов втихаря начинают использовать альтернативные энергетические технологии, дающие в точке приложения исполнительного механизма используемых машин энергии больше, чем её подводится к исполняющим механизмам (. ) из энергосети, если измерять это по электросчетчику на границе «сеть — предприятие». Ну, типа трансформатора Тесла вместо обычного трансформатора. Если вначале некоторые умельцы, беря немного мощности из сети, радовались десятикратному увеличению мощности, идущей в нагрузку, за что получали по шее от энергораспределительной компании и государства, то современные умельцы довольствуются ростом мощности в 2-3 раза. Да и то, маскируют это разными промежуточными процессами. Что говорить о промышленности, если уже в продаже появились приспособления, позволяющие брать из сети в два раза больше, чем показывает электросчетчик. И причём всё законно.

Кто не понял, повторяю, что в России уже в течение 20 лет используются альтернативные методы энергогенерации, отличные от тех, что применяются в умирающей Европе – гелио-ветро-энергетика. Причем эти методы реализованы внутри, например, тех же газогенераторов. И сопла Лаваля, как сами по себе, так и в модификации Шестеренко, как нельзя кстати подходит для этих целей. Как и тепловые насосы, центробежные теплогенераторы, вихревые трубки и множество других прибамбасов, на которые мы в силу нашего невежества и безразличия просто не обращаем внимание. А между тем процесс пошёл…

Ракета от Амперки, часть 2: корпус двигателя, расчет сопла

Мы продолжаем строить нашу ракету. Прошла неделя, выкладываем отчет по тому, что было за это время сделано.

Для тех, кто зашел в тред впервые, прошу ознакомиться с предыдущим выпуском.

Корпус двигателя

Исходя из полученных данных по давлению газов в камере сгорания, нужно было подобрать соответствующий этим требованиям материал для корпуса. Пиковое значение давления у нас достигает почти 25 бар. Не мудрствуя лукаво и стараясь уйти от применения сложных материалов, где это возможно, решили принять на вооружение стальную трубу ДУ-40 с толщиной стенки в 3 мм. Соответствующая труба была успешно закуплена в первом попавшемся металлопрокате на рынке. К сожалению, склад продукции железячников находился под открытым небом, поэтому труба была несколько ржавая.

Чистка при помощи наждачки и «лепестковой палки» авторства Лёши (передаем привет Доктору Дью) не дала нормального эффекта, да и лень было убивать на это время. Почему бы для этого не попробовать химический метод. Из химикатов, находившихся в пешей доступности, была только уксусная эссенция, лимонная кислота и соль, все закуплено в ближайшем продуктовом. Как назло, не нашлось подходящего тазика, в который можно было бы налить ядрёную смесь и замочить трубу, пришлось соорудить его дендрофекальным методом из других ящиков, используя их в качестве опоры, а между ними сделать ванночку из пленки, оставшейся после дирижабля, которую закрепили канцелярскими зажимами. Положили в этот хрустящий саркофаг трубу и залили ускусной кислотой, а для большего эффекта добавили растворенной в воде лимонки с солью.Реакция началась мгновенно.Довольные собой, мы оставили трубу травиться и с чистой совесью ушли на выходные.

Запах, встретивший нас в понедельник, выедал глаза и нос. Да, зря не накрыли ничем ванну. Запах уксуса, казалось, въелся в стены. Даже открытые настежь окна не спасли, потом еще дня два пришлось проветривать студию, так что не повторяйте наших ошибок: такие вещи лучше делать либо на открытом воздухе, либо в плотно закрытой таре. Тем не менее, результат очистки трубы оказался вполне удовлетворительным: труба очистилась как снаружи, так и изнутри. Имейте в виду, после применения химической очистки нужно хорошо промыть водой и вытереть насухо очищаемый предмет, иначе он на воздухе быстро покроется мутной пленкой. Еще лучше — защитить поверхность от контакта с воздухом при помощи краски, лака или аэрозольного полиуретана. Но это исключительно наши эстетические соображения.

Расчет сопла

Сопло является главным элементом ракетного двигателя (ваш К.О.), так как в зависимости от правильности его расчета можно на одном и том же топливе с тем же каналом получить до +30% тяги.

К расчету сопла мы подошли основательно, подробно о математике его расчета, принципе работы, протекающих процессах, да и вообще, много интересного, можно почитать тут и elib.osu.ru/bitstream/123456789/8572/1/1805_20110824.pdf. А еще на сайте нашелся очень удобный инструмент Rocki-nozzle (на странице листаем вниз и ищем соответствующую ссылку).

Скачиваем программу, подставляем в соответствующие поля расчетные значения ракеты, полученные в Meteor (см. статью) и получаем на выходе профиль сопла. Обрабатываем данные и в SolidWorks рисуем красивое сопло с соблюдением всех размеров.

Дальше должна была быть токарочка, но в этот выпуск она не попадет, так как у моего знакомого токаря ЧПУ-шка отказалась работать и мы не могли к нему попасть. Но к следующей серии все обязательно будет.

Скачать полученную модель можно по ссылке в конце статьи.

Испытательный стенд, механическая часть

Перед запуском ракеты мы хотели провести замеры тяги на стенде, дабы сравнить реальные диаграммы с теми, что нам посчитал Meteor и проверить, насколько можно верить его расчетам. В принципе, вопрос о стенде поднимался уже давно и его решение было неизбежным, и, какобычно, методом проб и ошибок.

Первой версией было использование в качестве чувствительного элемента кухонных весов на 10 кг с прикрепленным к оси стрелки потенциометром. Весы были успешно куплены в интернет-магазине и разобраны для удобства использования. Но к этому моменту появились расчеты тяги и понимание, что диапазона измерений в 10 кг будет мало, а вносить погрешность в виде рычагов не хотелось.

Затем пришел вариант 2: использовать аналоговые (с вращающимся диском) напольные весы для людей. При разборке внутри оказалась дохленькая пружина и система рычагов, крайне неподходящая для использования на стенде.

Вариант 3. Долго не хотелось его применять из-за низкой скорости измерений, однако, пришлось. Тензодатчики. Поскребав по сусекам, нашел дома несколько тензодатчиков на 50 кг и модуль на микросхеме HX711.

Основная проблема в том, что тензодатчики оказались не мостовые, а полумостовые. Ну что ж, придется ставить 2 шт. С другой стороны, это даже плюс: получим стенд, способный измерять тягу до 100 кг, а разрешение АЦП в HX711 24бит позволит производить замеры с достаточно высокой точностью. По крайней мере, согласно нашим расчетам. Как будет на самом деле, проверим самым точным методом — эмпирическим.

Тем временем, Лёша собрал каркас стенда из профильной трубы 20х20, стальных направляющих и линейных подшипников. Сначала подумали, что можно поставить испытуемый двигатель таким образом, чтобы вектор его тяги был направлен вниз, то есть, в землю, однако отказались от этой идеи в пользу точности измерений, так как на старте у нас на датчик будет давить вес самого двигателя, который будет уменьшаться по мере прогорания топлива. Вместо этого решено было направить вектор тяги параллельно земле, а от сдвигания вперед стенд защитим фиксацией при помощи вбитой в землю арматуры или анкеров. Ну, или к валуну прижмем — будем посмотреть по месту проведения испытаний.

Читайте также  Шлифовальный барабан своими руками

В следующей серии планируем полностью собрать стенд, прикрутитьк нему электронику, собрать двигатель, снарядить топливом, поставить на стенд и выехать в безлюдные места для проведения огневых испытаний. Оставайтесь с нами — будет много интересного.

Из чего сделано сопло ракетного двигателя

Описание сопла Лаваля:

Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Сопло представляет собой канал, сужающийся в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами.

Феномен ускорения газа до сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля был обнаружен в конце XIX в. экспериментальным путём. Сопло было впервые предложено в 1890 г. шведским изобретателем Густафом де Лавалем для паровых турбин, а потому и названо по имени его изобретателя. Затем в 1913 г. Р. Годдардом подана заявка на изобретение на применение сопла Лаваля в двухступенчатой твердотопливной ракете. В настоящее время сопло Лаваля широко используется на некоторых типах паровых турбин, в ракетных двигателях и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателях.

Позже это явление – ускорение газа до сверхзвуковых скоростей нашло теоретическое объяснение в рамках газовой динамики и соответствующих газодинамических расчетов.

Сопло лаваля своими руками

Качественная поверхностная очистка металлических поверхностей концентрированной струёй песка невозможна, если неверно определены параметры сопла – выходной части устройства.

Сопло для пескоструйного аппарата – самая быстроизнашивающийся его деталь, долговечность которой, в зависимости от материала и расхода воздушно-песчаной смеси, не превышает 800…1000 часов, если учесть что оно правильно подобрано.

О выборе, сегодня, и пойдёт речь в нашей статье.

Конструкция типового сопла

Простейшее сопло для пескоструйного аппарата представляет собой полую трубку с резьбовой частью на одном из концов, которая предназначена для присоединения детали к соплодержателю.

Основные геометрические характеристики сменных сопел промышленного производства:

  1. Диаметр присоединительной резьбы (зависит от технической характеристики пескоструйного аппарата, но обычно используется трубная цилиндрическая резьба 2” или 1¼”). Возможен также вариант соединения сопла с соплодержателем при помощи накидной гайки и герметизирующей шайбы. Сопла, изготовленные своими руками, присоединяют к шлангу рабочей установки при помощи обычных хомутов.
  2. Длина детали, которая варьируется в диапазоне 7…23 мм (более короткие используются для очистки менее загрязнённых поверхностей).
  3. Диаметр внутреннего отверстия в его минимальном поперечном сечении. Выпускаются сменные наконечники с диаметрами 6, 8, 10 и 12 мм.
  4. Заходный диаметр сопла, определяемый диаметром присоединительного шланга (он может быть 25 или 32 мм).

Главным параметром рассматриваемой детали является профиль внутреннего отверстия, который определяет потери расхода воздушно-песчаной смеси, скорость её на входе и выходе из сопла, а также величину суммарного гидравлического сопротивления, которое в итоге и определяет долговечность сопла.

Наиболее простым вариантом (пригодным для изготовления своими руками) является сопло с цилиндрическим внутренним отверстием постоянного диаметра. Но для улучшения аэродинамических характеристик на таких деталях иногда изготавливают два конических участка:

  • Входной конфузор, наличие которого позволяет увеличить энергию потока смеси, входящей в сопло;
  • Выходной диффузор, наличие которого способствует увеличению площади поверхности, обрабатывающейся одновременно. Энергия потока при этом падает, поэтому при необходимости более качественной очистки, диффузорный профиль окончания сопла предусматривают не всегда.

Наиболее эффективным профилем внутреннего отверстия для обеспечения минимальных потерь потока является сопло для пескоструйного аппарата с профилем Вентури.

В этом случае отверстие состоит из трёх взаимосвязанных участков, каждый из которых выполняет определённые функции:

  1. На входе сопла с профилем Вентури имеется конфузорное расширение, угол которого, однако, меньше, чем у конфузора обычного сопла (не более 20…22º). Конфузорная часть занимает до 30% от общей длины детали.
  2. Цилиндрическая часть, длиной не более 15%.
  3. Диффузорная часть с достаточно малым углом расширения (7…15º), длина которого определяется размером самого сопла в плане.

С целью снижения гидродинамического сопротивления рабочей смеси, которая движется в канале сопла, все переходы от одной части к следующей выполняются с радиусными закруглениями, величина которых принимается в пределах r = (0,02…0,03) d, где d — диаметр средней, цилиндрической части сопла.

Как выбирать сопло для пескоструйного аппарата?

Сопло с профилем Вентури позволяет увеличить скорость перемещения песчано-воздушной смеси в 2,5…3 раза по сравнению с соплами иной конфигурации внутреннего отверстия.

Современное сопло для пескоструйного аппарата с профилем Вентури способно обеспечить движение частиц на выходе до 700…720 км/ч.

При этом производительность очистки при тех же расходах смеси и давлениях увеличивается примерно в 2 раза.

Ориентировочно выбор параметров сопла можно производить по следующим критериям:

  • По производительности. При требуемой производительности установки до 10…12 м3/ч внутренний диаметр сопла не превышает 8 мм, при 12…22 м3/ч – 10 мм, при более высоких значениях производительности диаметр внутреннего канала должен быть 12 мм;
  • По наибольшему давлению воздуха. Если оно не превышает 5 ат, то диаметр канала может приниматься 6…8 мм, при давлениях до 7 ат – 8…10 мм, при более высоких давлениях – 12 мм;
  • В зависимости от удельного расхода абразива. Если данный параметр не превышает 200…250 кг/ч, то пригодно сопло диаметром 6 мм, при 350…400 кг/ч – 8 мм, при 600…900 кг/ч — 10 мм, в остальных случаях – 12 мм.

Данные рекомендации касаются сопел с цилиндрическими внутренними отверстиями.

Для пересчёта приведённых данных на сопло для пескоструйного аппарата с профилем Вентури данные по производительности обработки следует увеличить на 35…50%, по расходу – на 60…75%, а по давлению – на 15…20%.

Важным элементом выбора считают материал сопла.

Обычные высокоуглеродистые стали с повышенной абразивной стойкостью (например, стали типа 75 или 65Г) для этих целей подходят мало, поскольку при состоянии закалки на максимальную твёрдость отличаются повышенной чувствительностью к ударным нагрузкам, которые неизбежно возникают в начальный момент подачи в сопло абразивной смеси.

Ещё меньшую стойкость имеют керамические композиции.

Например, при изготовлении сопла своими руками часто используют в качестве исходной заготовки отработанную свечу от автомобильного двигателя, удаляя из неё металлический корпус.

При этом не учитывают, что керамика в конструкции свечи рассчитана на работу с газовым потоком, в котором отсутствуют твёрдые абразивные частицы.

Поэтому стойкость таких керамических сопел, изготовленных своими руками, не превышает нескольких часов.

Более работоспособным является вариант с твердосплавными соплами, которые изготавливаются из карбида вольфрама.

Поверхностная твёрдость таких изделий достигает 85…90 HRA, при поверхностной прочности по изгибу до 1400…1600 МПа.

Недостаток таких решений – высокая чувствительность карбидов вольфрама к температуре.

При повышении температуры до 80…100ºС (что вполне вероятно при длительной пескоструйной обработке) на поверхности сопла могут появиться температурные трещины. Стойкость сопел из твёрдых сплавов достигает 750…800 ч.

Наилучший вариант – изготовить сопло из карбида бора.

При примерно такой же твёрдости и прочности, карбиды бора выгодно отличаются своей высокой устойчивостью от температурных перепадов, поэтому сохраняют свою работоспособность при температурах 600…750ºС.

Небезынтересно сравнить и цены на сопла пескоструйных установок.

Промышленные изделия из карбида бора в зависимости от длины, профиля и диаметра внутреннего отверстия можно приобрести за 1200…1600 руб., а твердосплавные сопла – за 2500…7000 руб.

Кавитационный теплогенератор: обзор моделей и изготовление своими руками

Разнообразные способы экономии энергии или получения дарового электричества сохраняют свою популярность.

Оптимальная форма

Отношение площади самой узкой части сопла к площади выходной плоскости в основном определяет, насколько эффективно расширение выхлопных газов преобразуется в линейную скорость, скорость истечения и, следовательно, тягу ракетного двигателя. Свойства газа тоже имеют значение.

Форма сопла также незначительно влияет на то, насколько эффективно расширение выхлопных газов преобразуется в линейное движение. Самая простая форма сопла имеет половину угла конуса

15 °, что дает около 98% эффективности. Меньшие углы дают немного более высокую эффективность, большие углы дают меньшую эффективность.

Часто используются более сложные формы вращения, такие как колоколообразные сопла или параболические формы. Они дают, возможно, на 1% больший КПД, чем конусное сопло, и могут быть короче и легче. Они широко используются на ракетах-носителях и других ракетах, где вес имеет большое значение. Их, конечно, сложнее изготовить, поэтому, как правило, они дороже.

Также существует теоретически оптимальная форма сопла для максимальной скорости выхлопа. Однако обычно используется более короткая форма раструба, которая дает лучшие общие характеристики благодаря гораздо меньшему весу, меньшей длине, меньшим потерям сопротивления и лишь незначительно меньшей скорости выхлопа.

Другие аспекты конструкции влияют на эффективность сопла ракеты. Горловина сопла должна иметь ровный радиус. Внутренний угол, сужающийся к горловине, также влияет на общую эффективность, но он невелик. Угол выхода сопла должен быть как можно меньше (около 12 °), чтобы свести к минимуму вероятность проблем с разделением при низких давлениях на выходе.

Почему ракетное сопло такой сложной формы

Почему ракетное сопло имеет форму колокола? В него же никто не собирается звонить по праздникам. Чтобы ответить на этот вопрос, нужно для начала понять, как вообще в природе рождается любое движение.
Когда мы шагаем по поверхности нашей планеты, мы упираемся в нее ногами и благодаря этому перемещаемся. На самом деле в это же время планета движется в противоположную сторону, так как мы ее как бы отталкиваем от себя. Но планета весит гораздо больше, чем человек, поэтому ее перемещение настолько мизерно, что буквально неуловимо.

В природе действует так называемый закон сохранения движения. Смысл его в том, что, чтобы одно тело начало двигаться, оно должно оттолкнуть от себя другое тело.

Таков же принцип движения ракеты, только ракета отталкивает от себя не что-то твердое, а реактивную струю, представляющую из себя поток частиц высокой скорости. Образуются эти частицы в ракетном двигателе, в камере сгорания. Там происходит реакция горения, в ходе которой рождаются молекулы продуктов сгорания и выделяется энергия. Энергия приводит к росту давления и выбросу из камеры сгорания в сопло реактивной струи. Чем выше скорость реактивной струи, тем сильнее она отталкивает от себя ракету вверх, то есть тем выше тяга ракетного двигателя.

Как разогнать струю газа? Из повседневного опыта известно, что сужение трубы, по которой течет жидкость или газ, приводит к росту скорости. Однако, когда газ набирает сверхзвуковую скорость, его поведение меняется, и скорость растет уже в расширяющейся трубе. Поэтому ракетное сопло можно разделить на две зоны: дозвуковую и сверхзвуковую.

Дозвуковая – сужающаяся, а сверхзвуковая – расширяющаяся. Таким образом форма сопла обусловлена необходимостью разгона реактивной струи, а не эстетическими соображениями. Называется такое сопло — сопло Лаваля.

Подписывайтесь на канал, жмите лайки, оставляйте комментарии

Сопло ракетного двигателя — Rocket engine nozzle

Сопла ракетного двигателя

Читайте также  Укладка канализационных труб своими руками

является метательным соплом ( как правило , от Лаваля типа) , используемое в ракетном двигателе , чтобы расширить и ускорить сгорания газы , полученную при сжигании ракетного топлива , так что выхлопные газы выходят из сопла при большом сверхзвуковых скоростях.

Проще говоря: ракета (насосы и камера сгорания) создает высокое давление, несколько сотен атмосфер . Сопло превращает статический высокотемпературный газ высокого давления в быстро движущийся газ с давлением, близким к окружающему.

Расчёт сопел современных ракетных двигателей

Описание сопла Лаваля:

Сопло Лаваля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковых скоростей. Сопло представляет собой канал, сужающийся в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами.

Феномен ускорения газа до сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля был обнаружен в конце XIX в. экспериментальным путём. Сопло было впервые предложено в 1890 г. шведским изобретателем Густафом де Лавалем для паровых турбин, а потому и названо по имени его изобретателя. Затем в 1913 г. Р. Годдардом подана заявка на изобретение на применение сопла Лаваля в двухступенчатой твердотопливной ракете. В настоящее время сопло Лаваля широко используется на некоторых типах паровых турбин, в ракетных двигателях и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателях.

Позже это явление – ускорение газа до сверхзвуковых скоростей нашло теоретическое объяснение в рамках газовой динамики и соответствующих газодинамических расчетов.

Сопло лаваля своими руками – Справочник металлиста

Для производства доступных строительных материалов применяется оборудование различного типа, в том числе пеногенератор для пенобетона.

Несмотря на простоту изготовления и невысокую стоимость, технические требования к пенобетонным блокам строгие.

Чтобы добиться высокого качества при производстве этого строительного материала, необходимо строго соблюдать все технологические нормы.

Назначение пеногенератора

На текущий момент пенобетон востребован в индивидуальном строительстве как доступный и качественный материал. Это объясняется его высокими эксплуатационными характеристиками.

Из пенобетона возводят малоэтажные жилые дома, гаражи, дачные домики и различные хозяйственные постройки.

Пеноблоки не горят и не подвержены усадке, обладают достаточной стойкостью к любым атмосферным воздействиям.

В зимний период здания из пенобетона хорошо сохраняют тепло, летом в таких помещениях не жарко. Пенобетон можно производить своими руками, используя самодельный пеногенератор.

Практика последних лет показывает, что все больше людей стремятся построить себе дом или гараж собственными силами. Такой подход получил распространение благодаря техническим возможностям.

Оборудование для производства пенобетона можно приобрести по доступной цене или изготовить самостоятельно.

Одним из основных элементов в составе установки считается пеногенератор. Это устройство используется, чтобы обеспечить насыщение бетонного блока пеной, благодаря чему блок приобретает свои характеристики.

Сегодня на рынке строительного оборудования можно найти и купить подходящий по мощности пеногенератор.

Однако можно без существенных финансовых затрат изготовить пеногенератор для пенобетона своими руками, что позволит сократить затраты на строительство.

Качество пены, которая образуется в самодельных пеногенераторах, точно такое же, как и в заводских.

Познакомившись с принципом действия такого агрегата, можно самостоятельно начертить чертежи и приступить к изготовлению.

Пеногенератор состоит из следующих элементов:

  • запорная и регулировочная аппаратура;
  • камера для формирования смеси;
  • сопло.

Конкретная конструкция генератора пены может претерпевать изменения, но принцип действия остается одинаковым.

Принцип действия

Основная функция пеногенератора заключается в том, чтобы обеспечить подачу пены в приготовленный заранее песчано-цементный раствор.

Для производства пенобетона используется обыкновенная бетономешалка. В ней замешивают бетон для заливки фундаментов и стен или раствор для кирпичной кладки.

Когда в процессе перемешивания раствора в него попадает определенное количество пены, то обыкновенный бетон превращается в пенобетон.

О преимуществах и недостатках пенобетона известно всем специалистам. Сегодня этот строительный материал можно приготовить непосредственно на том месте, где возводится дом, гараж или другой объект.

Структура пеногенератора

Приступая к изготовлению пеногенератора своими руками, необходимо оптимизировать все попавшиеся на глаза чертежи и описания.

Дело в том, что многие специалисты, познакомившись с принципом действия пеногенератора, тут же применяют полученные знания, воплотив их в реальность.

Схемы и чертежи:

Наглядную демонстрацию работы пеногенератора можно увидеть на любой автомобильной мойке.

Пена при перемешивании заполняет определенный объем бетонного блока и тем самым уменьшает его исходную плотность.

Простейший пеногенератор можно собрать из следующих элементов:

  • патрубок подачи пенообразующего раствора;
  • патрубок подачи сжатого воздуха;
  • камера смешивания;
  • пенопатрон.

Пенообразователь заводского изготовления всегда имеется на стеллажах в магазинах строительных материалов.

Если такой возможности нет, то эмульсию можно приготовить, смешав живичную канифоль, каустическую соду и костный столярный клей. Процесс приготовления не сложный, но требующий аккуратности.

После того как самопальный пенообразователь будет готов, нужно проверить его качество. Пена должна обладать достаточной плотностью и стойкостью.

Сборка и подключение

Основными элементами пеногенератора для производства пенобетона являются камера смешивания и пенопатрон. В этом контексте важно подчеркнуть, что за этими терминами кроются обыкновенные и хорошо знакомые мастерам элементы.

Камера смешивания представляет собой обыкновенную трубу. Диаметр трубы выбирается в зависимости от мощности будущего генератора. К трубе привариваются два патрубка.

Первый – с торца, предназначенный для подачи воздуха, второй – посередине трубы под углом 90 градусов. Через него подается раствор пенообразователя. На каждом патрубке необходимо установить запорный вентиль.

На пеногенераторах для пенобетона заводского изготовления устанавливается по два вентиля – запорный и регулировочный.

Практика последних лет показывает, что при небольших объемах производства, когда нужно изготовить пеноблоки для возведения гаража или дачного домика, вполне достаточно одного запорного вентиля.

Ко второму торцу камеры смешивания приваривается патрубок, который выполняет функции пенопатрона. При возможности внутреннюю поверхность патрубка обрабатывают в форме воронки.

Это делается для уменьшения скорости потока смеси пенообразователя и воздуха, чтобы обеспечить образование пены.

Некоторые нюансы

Когда выполняется соединение камеры смешивания и пенопатрона, между ними фиксируется элемент, который носит название сопло Лаваля, или другое устройство – жиклер.

Эти элементы предназначены, чтобы увеличить скорость протекания смеси при переходе из камеры в пенопатрон. Именно в пенопатроне происходит окончательное формирование пены.

Чтобы процесс протекал более эффективно, поток пенообразователя «разбивается» о специальный фильтр.

В самодельных пеногенераторах в качестве такого фильтра используют кухонные металлические сеточки, которые продаются в каждом хозяйственном магазине.

Соорудить пеногенератор своими руками для производства пенобетона задача не сложная. Здесь главное представлять себе принцип действия генератора.

Технически более сложная задача – правильно подключить пеногенератор к основному оборудованию.

В настоящее время конструкции бетономешалок, которые применяются для производства блоков, можно встретить самые разные.

Перед тем как собирать пеногенератор, необходимо определить все установочные элементы, которые используются при соединении шлангов и труб.

Сопло для пескоструя: правила выбора и изготовление своими руками

Сопло, которое используется для оснащения пескоструйного аппарата, является важнейшим элементом конструкции такого устройства.

Только правильно подобранное сопло позволит вам наиболее эффективно использовать пескоструйный аппарат по его прямому назначению: для очистки различных поверхностей от загрязнений, старых покрытий, следов коррозии, их обезжиривания и подготовке к дальнейшей обработке.

Для каждого применения можно подобрать сопло определенного диаметра, в зависимости от фракции используемого песка

Задачи, которые решает сопло пескоструйное, заключаются в сжатии и разгоне до требуемой скорости смеси, состоящей из воздуха и абразивного материала, а также в формировании рабочего пятна и его насыщении абразивом, воздействующим на поверхность обрабатываемого изделия.

В зависимости от размеров поверхности, которую необходимо подвергнуть пескоструйной обработке, в соплах могут быть выполнены отверстия различных типов.

Так, для обработки узких поверхностей применяют сопла с одинаковым диаметром по всей длине, а для очистки поверхностей большой площади используют изделия, отверстия в которых имеют больший диаметр на входе и выходе (тип «Вентури», разработанный в середине прошлого века).

Сущность пескоструйной обработки

Пескоструйная обработка предполагает воздействие на различные поверхности абразивным материалом. В качестве последнего используются песок, дробь, карбид кремния, мелкие шарики из стекла и т.д.

Пескоструйная обработка – это механическое воздействие на поверхность мелких твердых частиц

Перед началом обработки абразив помещают в герметичный бункер. По основному шлангу аппарата под большим давлением подается воздух, поступающий от отдельного компрессора.

Проходя мимо отверстия заборного рукава, поток воздуха создает в нем вакуум, что и способствует всасыванию в основной шланг абразива.

Уже смешанный с абразивом воздух поступает к пистолету, основным элементом которого является сопло пескоструйное, через которое абразивная смесь подается на обрабатываемую поверхность.

Схема участка пескоструйной обработки

Как уже говорилось выше, для выполнения пескоструйной обработки могут использоваться различные типы абразивных материалов. Выбор здесь зависит от типа поверхности, которую необходимо очистить.

Так, обработка с использованием песка эффективна в тех случаях, когда необходимо удалить слой старой краски с бетонной поверхности, очистить кирпичные стены от остатков цемента, подготовить металлические детали к дальнейшей покраске.

Такие абразивы, как пластик или пшеничный крахмал, успешно применяют в судостроительной, автомобильной и авиастроительной отраслях, с их помощью эффективно удаляют старые покрытия с композиционных материалов.

Конструктивные особенности сопла для пескоструйного аппарата

Основными параметрами сопла, устанавливаемого на пескоструйный аппарат, являются:

  • диаметр и тип отверстия;
  • длина;
  • материал изготовления.

Абразивоструйные сопла различных конфигураций

Диаметр отверстия в сопле, которое фиксируется на пескоструйном аппарате посредством специального соплодержателя, выбирается в зависимости от того, какой производительностью должно обладать устройство.

Производительность любого пескоструйного аппарата – как серийного, так и сделанного своими руками – зависит от мощности струи или объема воздуха, который в состоянии пропускать сопло в единицу времени.

Мощность струи, которую формирует сопло, прямо пропорциональна объему воздуха, который проходит через него в единицу времени. Соответственно, чтобы увеличить мощность пескоструйного аппарата, необходимо сделать в его сопле отверстие большего диаметра.

Если сопло, диаметр которого соответствует 6 мм (1/4 дюйма), имеет мощность, равную 100%, то изделия с отверстиями больших диаметров будут отличаться следующей величиной данного параметра:

  • 8 мм (5/16 дюйма) – 157%;
  • 9,5 мм (3/8 дюйма) – 220%;
  • 11 мм (7/16 дюйма) – 320%;
  • 12,5 мм (1/2 дюйма) – 400%.

Реальность использования кавитации для нагревания

В Интернете распространены статьи о вихревых генераторах роторного типа, принцип действия которых состоит в создании областей кавитации при вращении в жидкости крыльчатки специфической формы. Жизнеспособно ли данное решение?

Начнем с теоретических выкладок.

В данном случае мы расходуем электроэнергию на работу электродвигателя (средний КПД — 88%), полученную механическую энергию же частично тратим на трение в уплотнениях кавитационного насоса, частично — на нагрев жидкости вследствие кавитации.

То есть в любом случае в тепло будет преобразована лишь часть потраченной электроэнергии.

Но если вспомнить, что КПД обычного ТЭНа составляет от 95 до 97 процентов, становится понятным, что чуда не будет: гораздо более дорогой и сложный вихревой насос окажется менее эффективен, чем простая нихромовая спираль.