Гидродинамика. Уравнение Эйлера и Бернулли. Гидродинамическое подобие потоков. Потери напора и энергии в потоке - Курсовая работа

Эжекторы (струйные насосы) распространены во многих отраслях промышленности: энергетике, металлургии, машиностроении, химической и пищевой. Их принципиальной особенностью является повышение давления эжектируемого потока без непосредственной затраты механической энергии при исключительной простоте конструкции (отсутствуют подвижные механические части), что значительно упрощает обслуживание и ремонт. Эжекторными называются устройства, в которых осуществляется процесс эжекции, заключающийся в передаче кинетической энергии одного потока другому потоку путем непосредственного контакта (смешения). Например, эффективность работы насоса-смесителя оказывается наивысшей, так как с пользой расходуется не только энергия пассивного потока, но и остаточная энергия активного потока.Движение жидкостей и газов характеризуется скоростями w и ускорениями а частиц в различных точках потока жидкости, а также давлением р в этих точках. При неустановившемся, или нестационарном, движении все факторы изменяются во времени, т. е. скорость является функцией не только координаты, но и времени: Примером неустановившегося движения может служить истечение жидкости из резервуара при переменном ее уровне в резервуаре. Равномерное движение имеет место, когда скорость, давление, глубина и форма потока не меняются по длине потока. Если рассмотреть поперечное сечение потока жидкости и мысленно представить его состоящим из отдельных элементарных струек, то окажется, что частицы жидкости, находящиеся а струйках, расположенных на различном расстоянии от оси потока, движутся с различными скоростями. Рейнольдс установил общие условия, при которых возможно существование того или другого режима и переход из одного режима в другой, а именно, что характер движения жидкости зависит от вязкости ?, скорости ее движения w, плотности жидкости ? и диаметра трубки d.Эйлера устанавливают связь между давлением и скоростью движения жидкости в любой точке потока. Выделим в потоке элементарный параллелепипед объемом DV = dx dy dz, ориентированный относительно осей координат (см. рис. Проекции сил тяжести и давления, действующих на параллелепипед, составляют: на ось х Если жидкость движется со скоростью w, то ее ускорение равно , а проекции ускорения на оси координат: , и , где wx, wy и wz - составляющие скорости вдоль осей х, у и z. Производные же , и отвечают изменению во времени значений wx, wy и wz при перемещении частицы жидкости из одной точки пространства в другую.Имея в виду энергетический смысл каждого члена уравнения Бернулли, можно утверждать, что при установившемся движении идеальной жидкости сумма потенциальной и кинетической энергии жидкости есть величина постоянная для любого поперечного сечения потока. Уравнение Бернулли выражает частный случай закона сохранения энергии и является уравнением энергетического баланса потока идеальной жидкости. Жидкость поднимается в пьезометрических трубках на высоты, соответствующие статическому напору и Трубки Пито представляют собой пьезометрические трубки, у которых Зная z1 и z2, можно определить скоростной напор в каждом сечении по разности уровней жидкости в обычных пьезометрических трубках и трубках Пито. Измерив высоту, соответствующую скоростному напору, можно найти скорость движения жидкости в той точке, в которой расположен загнутый наконечник трубки Пито: где h - высота, соответствующая скоростному напору.Эти уравнения описывают целый класс однородных по своей сущности явлений, и для применения их к конкретному условию они должны быть ограничены так называемыми условиями однозначности (геометрическими, физическими, граничными и начальными). В этом уравнении первый член характеризует изменение давления потока в направлении оси абсцисс, второй член - силу трения, третий - силу тяжести, четвертый и пятый - силы инерции. Учитывая физический смысл членов уравнения, запишем где Р - сила давления; Т - сила трения; G - сила тяжести; I1 и I2 - силы инерции. При расчете трубопроводов представляют интерес соотношения следующих сил: давления и инерции Р/I1, инерции и трения I1/Т, тяжести и инерции G/I1 и, наконец, соотношение инерционных сил I1/I2. Из соотношения сил давления и инерции получим критерий Эйлера: а из соотношения сил тяжести и инерции - критерий Фруда: Отношение сил инерции позволяет получить критерий гомохронности Ho=w?/d, который характеризует временн?е подобие в нестационарных процессах.Эжектор, работая по закону Бернулли, создает в сужающемся сечении пониженное давление одной среды, что вызывает подсос в поток другой среды, которая затем переносится и удаляется от места всасывания энергией первой среды. Рис 2.1 - Схема эжектора, где lk - длина камеры смешения (КС); lc - расстояние от КС до сопла; ??д - угол раскрытия; nд - угол уширения диффузора; Рр - давление, подаваемое насосом; Qp - расход активной струи; Pn - давление на входе подсасываемой жидкости, Рв - на выходе из эжектора; Fk и Fc - соответственно площади сечений в конце КС и среза сопла; Wc - скорость истечения струи; dc - диаметр среза со

Содержание

Введение

1 Описание и аналитические исследования гидродинамических процессов

1.1 Дифференциальные уравнения движения Эйлера

1.2 Уравнение Бернулли

1.3 Гидродинамическое подобие потоков

2. Описание и анализ аппаратов гидродинамических процессов

3. Инженерно-технологический расчет

Список использованной литературы и информационных источников

Гидродинамические аппараты эжекторного типа получили широкое распространение практически во всех отраслях техники. Эжекторы (струйные насосы) распространены во многих отраслях промышленности: энергетике, металлургии, машиностроении, химической и пищевой. Их принципиальной особенностью является повышение давления эжектируемого потока без непосредственной затраты механической энергии при исключительной простоте конструкции (отсутствуют подвижные механические части), что значительно упрощает обслуживание и ремонт.

Эжекторными называются устройства, в которых осуществляется процесс эжекции, заключающийся в передаче кинетической энергии одного потока другому потоку путем непосредственного контакта (смешения). Например, эффективность работы насоса-смесителя оказывается наивысшей, так как с пользой расходуется не только энергия пассивного потока, но и остаточная энергия активного потока.

Смешиваемые потоки могут находиться в одной и той же фазе (жидкой, паровой, газовой) или в разных фазах (например, пар и жидкость, газ и твердое тело и др.). В процессе смешения фазовое состояние смешиваемых потоков может оставаться неизменным или же изменяться (например, пар может превратиться в жидкость). Поток, вступающий в процесс смешения с большей скоростью, называется активным, с меньшей скоростью - пассивным.

Для получения гетерогенных смесей со строго дозируемым количеством добавок можно использовать эжектор, в котором активный поток (высоконапорный) является несущей средой (например, жидкость), а пассивный поток (эжектируемая среда) - необходимые для получения смеси добавки. Применение эжектора в качестве насоса-смесителя позволит получить высококачественные смеси из жидкостей, газов, многофазных сред (газ-жидкость) и твердых сыпучих материалов. При этом если совместить работу эжектора-смесителя с кавитацией в его проточной части, то можно получить наиболее качественные смеси, которые обладают высокой однородностью и стойкостью к расслоению.

В данном проекте рассмотрена и теоретическая база, описывающая и объясняющая принципы гидромеханических и гидродинамических процессов, происходящих в струйных насосах, а также в графической части проекта приведены принципиальные схемы эжекторов и в качестве примера - чертеж пароструйного эжектора типа ЭП-3-600, используемый для откачки пара из паровых турбин ядерных и тепловых электростанций.