Гідромеханічна дія вимивного розчину на фотополімерну копію реалізується різними способами: ультразвуковим, електро­статичним, гідравлічним та ін. З них найбільш економічним і на­дійним є гідравлічний спосіб. Для видаляння незаекспонованих діля­нок фотополімерної копії струмінь, що витікає із сопла, повинен мати максимальну кінетичну енергію. Ефективність способу зале­жить від гідростатичного напору, характеристик розчину струменя та густини зрошування поверхні копії.

Розпилення струменя розчину характеризується рівномірністю розподілу рідини по перерізу факела, кутом розкриття останнього, кінетичною енергією розпиленого струменя. На якість розпилення впливають тип та геометричні параметри гідравлічних сопел.

Швидкість витікання рідини із сопла залежить від гідростатич­ного напору:

У-рІьн-О., (2.11)

Де ф — коефіцієнт швидкості; g— прискорення вільного падіння; Н

— тиск у гідросистемі; б — витрата рідини; мг — площа перерізу вихідного отвору сопла.

Витрата рідини Q, діаметр струменя й та швидкість витікання

V пов’язані між собою співвідношенням

0 = 0,25 є я ^ IV, (2.12)

Де є — коефіцієнт стиску струменя.

Як випливає з (2.10) і (2.12), із збільшенням коефіцієнта стиску струменя рівномірність струминного оброблення підвищується, ос­кільки радіальна швидкість ^наближається до осьової швидкості струменя V.

При віддаленні сопла від поверхні пластини форма струменя
змінюється. Підставивши вирази (2.10) і (2.12) в рівняння конвек - тивної дифузії (2.7), дістанемо

0, 75.4рл/^ (2Ш-Н2) = РІ±-

Л. і.3 / ли2

(2.13)

2гЬ^ 4 ' дНі

За межами початкової ділянки струменя Хп (рис. 2.33, а) внаслі­док розширення і розпаду осьова й поздовжня швидкості та динам­ічний тиск зменшуються за деякою гіперболічною залежністю, а по перерізу факела різко спадають за кривою Гаусса від максимального значення до мінімального в граничній зоні. Цю ділянку струменя Хо, що має досить значні розміри та густу внутрішню структуру, називають основною.

Рис. 2.33. Схема розпилення струменя рідини (а) та перехід її статичного тиску в ди­намічний (б)

Форма розпиленого струменя в разі струминних форсунок відпо­відає формі вихідного отвору, і циліндричне сопло рідина покидає у вигляді циліндричного струменя, а щілинне — у вигляді віялопо­дібної плівки, плоскої з обох боків.

На гідродинамічні властивості струменя та його склад впливають форма і розміри внутрішнього профілю сопла. Згідно з рівнянням Бернуллі для будь-якого перерізу сопла справджується рівність

•^П=^СТ+/дИН+^=-^- + — +f[< (2 14)

Де jРп, Per, Рди„ — повний, статичний і динамічний тиски відповід­но; Хр — втрати тиску в соплі, зумовлені гідравлічними опорами; р

— питома вага рідини; V — швидкість потоку в соплі.

При входженні в сопло швидкісний напір рідини незначний. У міру звуження сопла відбувається поступовий перехід статичного тиску в динамічний. В кінці перерізу сопла статичний тиск повністю перетворюється на швидкісний (рис. 2.33, б).

Розв’язавши рівняння Бернуллі відносно статичного тиску, знай-

ДЄМО Р«-Рш-У{ 14 (2Л5)

Де Г/ — радіус сопла, що визначає нахил його внутрішніх стінок.

Цей нахил впливає на структуру граничного потоку рідини та його турбулентну кінетичну енергію на виході із сопла, кінетична енергія рідини, що проходить через сопло за одиницю часу, визна­чається виразом

^=-£^=Р£/^Я^2*я. (2.16)

При сталих площі у поперечного перерізу сопла і напорі Н у гідросистемі витрата рідини через сопло залежить від коефіцієнтів втрат ц та швидкості <р, а кінетична енергія — від добутку щ>2, що враховується при виборі форми сопла.

Найбільш рівномірну зміну має швидкість потоку рідини в соплі, а отже, і поступовий перехід статичного тиску в швидкісний відбу­вається в соплі конощного профілю (табл. 2.7).

Таблиця 2.7. Коефіцієнти витікання рідини для сопел різних типів Сопло Коефіцієнт Тип Форма Витрат Стиску Шбидкості <Р Зовнішній Циліндричний Насадок —. ■ Ьн 0,62 1 0.Є2 Збіжний конічний насадок (в-ІЗ Ч>[ - 0,946 0,962 0,963 Розбіжний Конічний Насадок Св*«*) >3 • — -4 <2>І 0,45 1 0,45 Коноїдний Насадок — ■ 0.98 1 0,98

Рівняння Бернуллі для струменя, що витікає із сопла, з ураху­ванням втрат енергії має вигляд

Р„=Р + 0,5р КА(1 + £с), (2.17)

Де Р — тиск у середовищі, в яке витікає рідина; Ук — швидкість течії струменя в стисненому перерізі сопла; £с — сумарний коефіцієнт втрат.

Відношення площі стисненого перерізу струменя / до площі сопла називається коефіцієнтом стиску струменя:

'еір №

Витрата рідини через сопло визначається виразом

(2.19)

(2.20)

Або

Де ц = срє — коефіцієнт витрат.

На форму струменя, що витікає зі щілинного сопла, впливають розміри вихідного отвору — довжина <іта ширина <іа щілини. На рис. 2.34 показано схему для розрахунку плівки рідини, що витікає з вузької щілини. Передбачається, що в разі відсутності зовнішніх сил товщина плівки змінюється, починаючи з відстані г від початку координат, за законом

8 = КеІг , (2.21)

Де К — емпіричний коефіцієнт, який залежить від співвідношення

Вважаючи, що на великій частіші контуру плівки кут між до­тичною до цього контуру та радіусом-вектором г невеликий, дістаємо рівняння

(2.22)

2ДР ----- И. Р

Ър Іг=1-со5(а-сц))+|(а-сц)),

А.. (2.24)

Рис. 2.34. Схема для розрахун - (2 25) плівки рідини, що виті - 4 ' кає із щілинного сопла

Відстань від початку контуру плівки до площини щілинного сопла (див. рис. 2.34) визначається виразом

Довжину частини плівки, що не розпа­лася, можна визначити за формулами:

1= г2/ Ке при М= /^Рі<1’310“3;

Кут а*, можна визначити за формулою, здобутою з рівняння не­розривності:

Де Ш1=рУ^ксіа - критерій Вебера.

При М£5,8-10-3 маємо

-і*-31 (2.26)

Сила активної дії суцільного струменя на поверхню визначаєть­ся виразом

Р = /яГ=Г„<2. (2.27)

У зв’язку із викривленням ліній струму при розтіканні рідини фак­тично

Р= кУрО, (2.28)

Де £= 0,92...0,95.

Формула для розрахунку швидкості витікання струменя має вигляд

V = АА4Р. (2.29)

У загальному випадку, якщо поверхню розташовано під кутом до осі струменя, сила тиску

Р - Vр0.( - сова) . (2.30)

На підставі (2.13), (2.16) і (2.30) можна виділити основні факто­ри, що впливають на характер розподілу рідини по ловерхні ФПП, а отже, на показники процесу зняття ФПШ з її поверхні: тип сопла, діаметр його вихідного отвору, коефіцієнти витрат ц й стиску е.

Геометричні параметри розчиноподавальної системи (відстань Н від сопла до ФПП, відстань £ між соплами, тиск Р в гідросис­темі) визначають коефіцієнт дифузії вимивного розчину у ФПШ та механічну дію розпиленого струменя на поверхню ФПП.

Таким чином, до основних параметрів систем подавання вимив­ного розчину, що суттєво впливають на інтенсивність і йкість вими­вання ФДФ, можна віднести: тип сопла; відстань від нього до об­роблюваної ФПП; відстань між осями суміжних струменів; тиск у гідросистемі.