ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Сопротивления движению жидкости, обуславливаемые трением (вязкостью), а также изменением конфигурации потока, называются гидравлическими сопротивлениями, Установившееся движение жидкости в потоке может быть неравномерное и равномерное. Равномерным называется вид установившегося движения, при котором элементы потока (скорости, живые сечения, глубины и пр.) не изменяются вдоль потока. Как неравномерное, так и равномерное движение жидкости могут проявляться в двух формах: напорного и безнапорного движения. Движение потока в трубе (водоводе) полным ее сечением, когда давление в жидкости больше атмосферного, называется напорным. Движение потока со свободной поверхностью, давление над которой известно и одинаково на протяжении потока называется безнапорным. (Открытые русла, каналы, канализационные трубы с частичным заполнением трубы и т.д.) Кроме известных из предыдущего элементов потока: расхода Q, средней скорости v , площади живого сечения w, следует различать еще: - смоченный периметр - c; - гидравлический радиус - ; - ширину потока на уровне свободной поверхности - B ; - среднюю гдубину потока ; - гидравлический уклон потока - потеря энергии потока (напора) на единицу длины потока . При равномерном напорном движении жидкости гидравлический уклон равен пьезометрическому уклону: , а при равномерном безнапорном – геометрическому . Движение жидкости может проявляться в двух различных по структуре режимах - ламинарном и турбулентном. Режим движения жидкости зависит от числа Рейнольдса, которое может быть вычислено по диаметру d (для круглых труб)
или через гидравлический радиус R . Здесь - кинематический коэффициент вязкости м2/c; m - динамический коэффициент вязкости кгс.с/м2 ; r - плотность жидкости, кг.с2 /м4 (размерность в системе мкгcс).
По опытным данным Рейнольдса устойчивый ламинарный режим наблюдается (в рассматриваемом им случае напорного движения в трубах), когда число Red < 2300 (ReR < 575). Когда это число больше 2300 (575) - наблюдается турбулентный режим. Для открытых потоков ReRкр = 300. Потери напора по длине потока учитываются седьмым членом уравнения Бернулли – hw, при этом они подразделяются на два вида: 1) потери напора на трение по длине ; 2) потери от местных сопротивлений , где l - коэффициент трения; L - длина прямолинейного участка трубы; d - внутренний диаметр трубы - коэффициент сопротивления на трение по длине потока; zм.с. – коэффициент местного сопротивления; - скоростной напор в трубе. Рассмотрим несколько примеров задач гидродинамики. Пример 1. Определить расход воды Q в системе, указанной на рисунке. Построить пьезометрическую линию.
Исходные данные: H = 10 м; l1 = 25 м; d1 = 150 мм; l2 =10 м; d2 =125 мм; l3 =15 м; d3 =125 мм; a = 45°. В конце системы имеется вентиль обыкновенный.
Решение Расход определяется по формуле Коэффициент расхода системы Для заданной системы
Площади поперечного сечения труб:
По справочным данным (приложение 2, таблицы П2.1 и П2.2): коэффициенты трения
коэффициенты сопротивления: - на входе в трубу - на внезапном сужении - на резком повороте при - на вентиле обыкновенном
Расход Скорости течения и скоростные напоры:
Потери напора: - на входе в трубу - на трение в первой трубе - на внезапном сужении - на трение во второй трубе - на повороте трубы - на трение в третьей трубе - на вентиле обыкновенном
Проверка 0,664+0,162+1,531+0,100+1,600+0,232+2,397+3,320 = =10,005 м @ 10 м = H. Построение пьезометрической линии (линии падения напора) приведено на рисунке.
Пример 2. Сифонный трубопровод диаметром d подает воду из одного резервуара в другой под напором H. В начале трубопровода установлен приемный клапан с сеткой, в конце – задвижка. Определить расход воды, проходящей по сифону, а также абсолютное давление и вакуум в верхней точке сифона (сечение 3 – 3), расположенной на высоте h над уровнем воды в верхнем баке. Длина восходящей трубы сифона (до сечения 3 – 3) равна l1,нисходящей – l2 . Построить линию пьезометрических напоров. Исходные данные:H = 5,0 м; h = 2,5 м; l1 = 20,0 м; l2 = 25,0 м; d =0,2м.
Решение 1. По справочным данным определяем коэффициенты сопротивлений и коэффициент трения zпр.к. = 10,0; zзадв = 5,0; l = 0,0247; 2. Вычисляем коэффициент расхода
3. Площадь сечения трубы м2. 4. Расход м3 /с. 5. Средняя скорость течения воды в сифоне и скоростной напор м/с. м. 6. Потери напора м; м; м; м. Проверка 7. Для определения давления и вакуума в сечении 3 – 3 составляем уравнение Бернулли. В качестве плоскости сравнения принимаем плоскость поверхности воды в верхнем резервуаре. Сечение 1 – 1 – поверхность воды в верхнем резервуаре, второе – сечение 3 – 3. Далее имеем:
м вод. ст. Вакуум в сечении 3 – 3 м вод. ст.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (876)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |