Всем доброго здравия! Возникла проблема по расчету, помогите, кто сможет.
Суть вопроса. Существует ванна охлаждения для закалки металлических изделий. Размеры ванны 3,69х1,68м, глубина 2,2 м. Необходимо омывать изделие (опускаемое в воду) со скоростью 1 м/с. Направление потока охлаждающей воды - снизу - вверх, т.е. со дна ванны, где установлены трубы с форсунками, к зеркалу ванны. Так как ванна заполнена водой, при выбросе воды из форсунок скорость будет уменьшаться. Необходимо рассчитать с какой скоростью надо подавать воду из форсунок, чтобы на поверхности скорость воды была 1 метр/сек.

Пробовал искать - не могу ничего найти. По воздуху нашел подобную информацию для приточных струй. Там система воздух - воздух. Должны же быть подобные разработки для системы вода - вода. Например, джакузи же рассчитывают.

Если кто знает, как помочь, поделитесь информацией, пожалуйста. ожет есть литература по данному вопросу.

Ну что, никто не может помочь?

Может и рассчитывают, я не знаю. Но судя по тому как считается гидромассаж в бассейнах, учитывают скорость только на срезе форсунки, далее - как пойдет.
Пытайтесь создать сплошной поток (т.е. "забейте" дно форсунками).

у Вас как вода движется?
круговорот в ванне, или перелив есть на охлаждение?
насос откуда воду на форсунку качает?
могу сказать, что противоток с форсункой 38 мм, поток 1м3/минуту, дает желаемую скорость и на расстоянии 1-1,5 от форсунки.

у Вас есть подача форсунок; объем Вашей чаши 13,64 куб.м. Задаетесь скоростью, которая вам нужна в чаше и считаете. Физика 8-9класс....
Только с направлением потоков подумайте, чтобы у Вас случайно фонтан не получился)))

Вопрос неверно поставлен. Скорость на выходе из форсунок (которые там и на фиг не нужны) Вас вообще волновать не должна. А вот вертикальную скорость по СЕЧЕНИЮ ванны определяет расход воды. Задача для 7 класса. Площадь умножаем на заданную скорость получаем требуемый расход.
По дну - перфорированные трубы для равномерного распределения воды.
Вот их расчёт в зависимости от напора и надо сделать.

это бы прошло , если бы ванна была узкая.
для такой ванночки не годится данный расчет, здесь только локальное усиление скорости потока.

3,69м х 1,68м х 1 м/с х 3600 с = ..........м3/час

Ну да локальное и получится. Большую часть сечения перекроет охлаждаемое изделие.

Всем ответившим - спасибо. Вода в ванне движется снизу вверх. Перелив - вверху ванны для постоянного уровня. Место перелива - противоположная стенка ванны от входа охлаждающей воды. Смысл - омывание закаливаемого изделия со скоростью от 1м/с. Насос качает из резервуара с охлажденной водой на подачу в ванну. Схему приложу сейчас. Размер файла 45кБ.
Понятно по сечению. Получается 22,317 т/ч. В принципе, насос у меня по расчету на одну ванну даст 63,6 т/ч, НО...При подаче жидкости, ее скорость будет неравномерна по площади, правильно? К тому же, скорость будет уменьшатьс по мере удаления от форсунки вследствие потерь на "захват" соседних частиц и их движение. Мне надо посчитать скорость на оси струи, выходящей из форсунки через определенное расстояние.
Нет, большую часть изделие не перекроет. Объем изделий составит около 0,3 м.куб.
В принципе, отчаявшись посчитать данную скорость, я сделал расчет с запасом, получив скорость в крайней форсунке 3,18 м/с. Для увеличения скорости планируется подвести сжатый воздух снизу посередине ванны.

Думаю, с воздухом Вы перестарались. уточните у технологов по закалке, как может сказаться присутствие воздуха (окислителя в воде) и механических пузырьков на качестве поверхности изделия.

Скорость истечения через перфорацию вообще ни при чём. Подаваемая вода должна вытеснять более тёплую наверх. А с применением перфорации вода будет смешиваться. Поэтому подавать надо возле дна "спокойными" струями вдоль дна, а это значит через большие сечения с расходом, о котором писали ранее.

на мой взгляд автор просто не понимает сути быстрой закалки, которая достигается именно быстрым омыванием самого изделия в среде, которая должна быть почти постоянной температуры.
вот эту самую температуру и надо поддержать большим расходом(оборотом) воды любым способом, а не обязательно через форсунки расположенные снизу.

Да. Не достаточно инфы. Да и это вообще-то "работа технолога".

Существует ванна охлаждения для закалки металлических изделий. Размеры ванны 3,69х1,68м, глубина 2,2 м. Необходимо омывать изделие (опускаемое в воду) со скоростью 1 м/с. (почему именно 1 м/с. это и диктует "Время "обработки"?)
Объем изделий составит около 0,3 м.куб.
--------------

Возможно проще (и качественнее) будет организовать не "омывать изделие", а "полоскать изделие" со скорость n м/с. длительностью m сек(мин).

А эту самую "температуру закалки" и надо только поддержать расходом(оборотом) воды

Что-то я вечером вчера не то насчитал...По скорости в сечении ванны - площадь ванны - 3,69*1,68 = примерно 6,2 кв. метра. Умножаем на необходимую скорость 1 м/с, получаем 6,2 м.куб/с или *3600 = 22320 м.куб/час. Я не знаю, есть ли такие насосы и если есть то они будут стоить запредельно дорого. + еще к ним трубы огромного диаметра надо подводить.
Вопрос еще помимо того, что необходимо обеспечить заданный расход воды для охлаждения изделий, так еще и требуется сбивание "паровой рубашки", которая образуется при опускании заготовки температурой 950 град. в воду 18-35 град.
По воздуху, вроде нежелательно. Но в книге Петраша "закалочные среды" есть схема с воздухом, поэтому предположил.
Да технологи сами не знают толком, что надо. А задачу поставили мне - приходится решать. Хоть я к закалке вообще никак не причастен, впервые решаю такой вопрос.
Объем, кстати, не 0,3, а около 0,15 м.куб.
Думаю, проблематично будет цепи, массой около 1150 кг. болтать в ванне со скоростью 1 м/с, да еще и при ограниченных размерах ванны.

Наверное, придется в СОЛИД ВОРКС попробовать смоделировать ситуацию, хоть я в нем никогда не работал...

Обалдеть.. ИМХО, над Вами там прикалываются.
Мешалки поставьте, как в стиральной машине и будет Вам скорость. Ну и смену воды в баке при перегреве.

я с закалкой не сталкивался, и с техпроцессом этим тоже, но могу предположить, что без управления производительностью насосов с обратной связью по температуре в ванне трудно будет оптимизировать... а управлять насосом с помощью преобразователя частоты..

И где ставить датчик температуры в ванне? Там температура разная будет в разных точках. Чем ближе к изделию - тем горячее. А как его поставить - тоже вопрос. Будут цепи опускать - сломают. А если где-то с краю ставить - показания не корректные будут. К тому же частотник тоже прилично стоит.
Думаю, не вариант.

Мешалки, как в стиралке - тоже вариант. Такие вроде на сайте "НАКАЛа" видел ванны закалочные. Но тоже расчет попросят - какая скорость будет, какой двигатель надо поставить, его параметры, какие размеры самой мешалки...Я вообще про это "не в кугсе, гебят!".

Думаете прикалываются?

а как же вы планируете температуру контролировать то? на глазок? А датчик можно и в рубашку установить и на подвеске вместе с цепями..

а там точная температура не важна. Я посчитал расход, необходимый для нагрева воды с 18 до 35 град., и при охлаждении металла с 950 до 35 град. Главное обеспечить его, а температура воды если и будет меняться в данном диапазоне - не страшно. Главное, чтобы больше не была. А померить ее на входе в градирню можно. Или просто термометром, после выемки цепей.

действительно мама дорогая!
технологи не знают.... вивовцу решать!

Я вообще ОВ занимаюсь, просто сюда написал, думая что тут с водой в аналогичных направлениях больше работают.

Среда обитания.

Упражнения с испражнениями.

Все (системы, не только люди) во вне что-то "испражняют" (излучают!) - "технологи не знают.... вивовцу решать"! хи-хи. Не знаю куда, но иду!
---------------
Если они "не знают", то почему вода и 1 м/сек? - от начальных условий и результат зависит.
Пустые траты время/деньги на насос/монтаж гарантированы!

"Закалка" зависит от структуры металла. Иногда допустимо только в масле (отработанное машинное). Булат (саблю) закаливал "быстрый всадник на скаку!"

0,15 м.куб.
массой около 1150 кг.
со скоростью 1 м/с, (почему именно 1 м/с. ??? )
охлаждении металла с 950 до 35 град. (поступление тепла в ванну - его же надо и удалить) "Пары" можно удалять и "бортовым отсосом от ванны". Можно и двусторонним (с обоих бортов) ...
Количество изделий в смену - важно знать "цену вопроса".

Можно "окунать два три раза" - избавляться от "пара" вскипания на поверхности детали. Если готовое уже производство, то метод проб и ошибок - подобрать частоту.

1 м/сек взяты из книги Петраш Л.В. "Закалочные среды" Москва 1959 Ленинград. Страницы из книги прилагаю. Технологи не знают конкретно, вот из нее и взяли. Но они не совсем глупые, конечно, знают что закалочные среды разные есть. У нас и в масле закаливают и в соляных р-рах.
Ванны существуют, но выполнены не правильно - в них вода берется из ванны, и сразу же насосом подается в ванну. Распределение вверху зеркала ванны. Температура воды ри этом не соответствует технологии, высокая слишком. Получается просто перемешивание воды, а охлажденная вода в неизвестном количестве просто подмешивается системой оборотного водяного охлаждения. Причем, повторюсь, в ограниченном количестве. Насос, обвязка его, градирня - все существует уже. Диаметры труб заужены + распределение воды неправильное = неравномерность закалки.
Пары не удаляются отсосами - естественным путем уходят.
Количество садок - с периодичностью около 4х часов, но это необходимо для охлаждения воды градирней до требуемой температуры, вопрос не в этом.
По поводу окунания несколько раз - не могу сказать, правильно ли это, и как отразится на качестве закалки.

А СКОРОСТЬ КАК ИЗМЕНЯТЬСЯ БУДЕТ В ВОДЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УДАЛЕНИЯ ОТ ФОРСУНКИ, НИКТО НЕ ПОДСКАЖЕТ?

з.ы. Спасибо всем за участие и помощь

2 раза одно и то же прикрепил...

Алендыктор
1 начните все сначала, т.к. омывание изделия и закалка в сплошной среде эт разные техпроцессы закаливания
2 открываете учебник по гидродинамике и читаете раздел истечение из насадок...

2 Vict
Честно говоря, мне параллельно, разные это процессы или нет. Передо мной поставили конкретную задачу - омывание изделия водой со скоростью 1 м/с + обеспечение нагрева воды от +18 до +35 градусов. А как суть процесса (омывание или в сплошной среде) скажется на качество изделия - пусть технологи решают.
Да я открывал, еще до того, как сюда писАть. Там истечение рассмотрено только в атмосферу. Есть затопленное отверстие (истечение под уровень), но не расчитывается "дальнобойность" струи. Причем оба резервуара, между которыми отверстие затопленное, находятся под атмосферным давлением.
Чтобы не быть голословным, смотрел книги:
Смыслов В.В. "Гидравлика и аэродинамика"
Калицун В.И. и др. "Осовы гидравлики и аэродинамики"
Штеренлихт Д.В. "Гидравлические расчеты"
Чугаев Р.Р. "Гидравлика"
Альтшуль А. Д. "Примеры расчетов по гидравлике"
Еще какие-то книги (дома лежат, не помню авторов)
Ну, и соответственно в интернете искал.

Спасиба Вам за участие...

тады вариант 2 - нехрен лезть ОВшнику в раздел ВиВовцев, а тем более в ТХ!....

)))
Жизнь заставляет, вот и приходится лезть...
Вчера обсуждали данный вопрос, еще больше усложнили задачу - рассчитать необходимые условия так, чтобы скорость охлаждения была 300град/сек...

Голова человеку дана не только для того, чтобы через нее кушать...

Данный раздел находится на стыке технологов металлургов (задают условия)и технологов теплотехиков (расчивают как добиться этих условий). В принципе Овшник близок к теплотехнике.

Const82, Овишник может и близок к теплотехнике, но вот он очень далек от металлургии а тем более от технологии термообработки металлов.
Для общего развития конечно можно изучить и данный раздел, но только в том случае если изначально не путаешся в понятиях(технологии), и тебе это не параллельно... в противном случае - нехрен!

2 Vict

Я и не спорю что разбираюсь в металлургии ))) А про нехрен лезть - так Вы это директору скажите, и посмотрите на реакцию...Конечно, директора у всех разные, но на предыдущей работе директор вообще говорил "Инженер должен разбираться во всем - дадуа атомную станцию спроектировать, должен спроектировать!" Очень веселый дядька был )))

Вы что-то сильно к словам цепляетесь. По нормальному если разобраться - мне техническое задание должны технологи дать на разработку, а их я не получал (когда задача ставилась), а как начали разбираться, написали ТЗ, но директору не понравилось - давайте сделаем это, давайте сделаем то...А как - никто не знает.

P.S. я хоть и не термист, но знаю разницу закалки с омыванием и в спокойной воде - они отличаются объемами охлаждающей жидкости и скоростью охлаждения изделия. Так как требуется сбить паровую рубашку, ни о какой закалке в спокойной среде речи не шло - Вы почитайте пост сначала - там написано что скорость омывания изделия должна буть 1 м/с. Это влияет на твердость изделия.
Вы бы лучше (раз Вы разбираетесь) помогли Посчитать скорость истечения в зависимости от удаления от форсунки...


Нашел немного информации по закалке, может кому понадобится - устройства и расчет закалочных ванн и маслоохладителей. Автор - Соколов "Оборудование термических цехов" 1984г.
1,07 МБт - расчет, 2 с чем-то МБт - файл устройства и конструкция

Уважаемый Алендыктор у меня подобная проблема не подскажете каким образом ее
решили ?