МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОРАЗБОРНОЙ АРМАТУРЫ С ПЛОСКИМ ЗАПОРНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

Водоразборная арматура вентильного типа, оснащенная плоским запорным элементом, в эксплуатационных условиях работает практически без утечек воды. Для повышения регулирующей способности разработан запорный элемент с проходным отверстием в форме «изогнутой капли». Результаты исследований гидравлических характеристик истечения жидкости через отверстия различной формы, выполненных методами математического моделирования и физического эксперимента, представлены в научных публикациях российских и зарубежных специалистов. Однако закономерности истечения жидкости через проходное отверстие в форме «изогнутой капли» исследованы не в полной мере. Это сдерживает решение задач проектирования водоразборной арматуры вентильного типа с высокорегулирующей способностью. Разработана математическая модель, включающая описание проходного отверстия в форме «изогнутой капли» и определяющая численный эксперимент по определению гидравлических характеристик истечения жидкости. В рамках математического и физического экспериментов определены геометрические параметры проходного отверстия в форме «изогнутой капли», обеспечивающие изменение расхода воды пропорционально его открыванию. В процессе реализации физического эксперимента установлены гидравлические характеристики истечения жидкости через отверстие в форме «изогнутой капли»: коэффициент местного сопротивления ζ, коэффициент скорости φ, коэффициент сжатия ε, коэффициент расхода μ, расход воды q при различных давлениях. Экспериментально установлено, что вентильная головка, оснащенная запорным элементом с проходным отверстием в форме «изогнутой капли», характеризуется высокой регулирующей способностью. В диапазоне поворота рукояти от 30° до 180° при давлении 0,05 МПа расход воды изменяется в среднем на 1,2 % на 1° регулирования, а при давлении 0,3 МПа - на 1,4 % на 1° регулирования.

MATHEMATICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF VALVES WITH FLAT LOCKING ELEMENT

Valve-type water fittings, equipped with the flat locking element, work practically without water leaks under operating conditions. A locking element with an orifice-shaped opening in the form of a «curved drop» was designed to improve the regulating capacity of the valve. The results of the studies of the hydraulic characteristics of liquid outflow through the orifices of various shapes carried out by the methods of mathematical simulation and physical experiment were presented in scientific publications by Russian and foreign specialists. Patterns of liquid outflow through the orifice in the form of «curved drop» have not been fully investigated. It constrains the task of designing of the valve-type water fittings with high regulating capacity. A mathematical model has been developed that includes a description of the orifice-shaped opening in the form of a «curved drop» and generates a numerical experiment to determine the hydraulic characteristics of liquid outflow. Within the framework of mathematical and physical experiments, the geometric parameters of an orifice-shaped opening in the form of a «curved drop» were determined, which provide a change in the water flow rate in proportion to its opening. In the process of implementing the physical experiment, the following hydraulic characteristics of the liquid flow through an orifice in the form of a «curved drop» was determined: the local resistance coefficient ζ, the speed ratio φ, the compression ratio ε, the flow coefficient μ, the flow rate of water q at different pressures. It is experimentally determined that the valve head, that equipped with a locking element with an orifice-shaped opening in the form of a "curved drop", is characterized by a high regulating capacity. In the range of the handle rotation from 30° to 180° at a pressure of 0.05 MPa, the water flow rate changes by an average of 1.2 % per 1° of adjustment, and at a pressure of 0.3 MPa - 1.4 % per 1° of adjustment.