Классификация потерь напора и режимы течения жидкости. Уравнение равномерного движения. Профиль скорости при ламинарном и турбулентном режимах течения. Местные гидравлические сопротивления формулы Вейсбаха. Задачи гидравлического расчёта трубопроводов.
Аннотация к работе
ТемаПотери напора делятся на два вида: потери по длине и местные потери. Потерями напора по длине называются потери удельной энергии потока на преодоление сопротивления движению потока на участке рассматриваемой длины без учета влияния местных сопротивлений.Рассмотрим прямолинейное равномерное движение жидкости. В таком потоке потери напора определяются лишь потерями по длине. Выделим из потока участок жидкости длиной l и запишем уравнение Бернулли для сечений 1 и 2( рис. Для вычисления этой разности напишем сумму проекций на ось А-А всех сил, действующих на участке 1-2. Эти силы следующие: 1) сила тяжести жидкости , 2) силы давления на плоские сечения , , , 3) сила трения , где t - сила трения на единицу площади смачиваемой поверхности русла, c - смоченный периметр, 4) силы давления стенок на жидкость (эти силы не подсчитываем, так как они параллельны оси А-А и, следовательно, их проекции на ось А-А равны нулю ).В 1883 году английским ученым Осборном Рейнольдсом (1842-1912 гг.) было установлено, что критерием режима течения жидкости является безразмерная величина, представляющая собой отношение произведения средней скорости потока и линейного размера, характерного для живого сечения, к кинематической вязкости жидкости n. Критерий режима течения жидкости называется числом Рейнольдса. При течении жидкости в круглых трубах за характерный размер l объема принимается внутренний диаметр трубы D, тогда . Установить, какой режим будет в трубе диаметра D=20 см, если средняя скорость , а кинематическая вязкость . Точки К и В называются критическими точками, точками, в которых происходит смена режима течения.Определим закон распределения скорости. Движение установившееся, скорости на одном радиусе одинаковы. Проинтегрируем по сечению трубы, учитывая, что при r=r0 и u=0, получим закон распределения скоростей в сечении Для описания профиля скорости в ядре течения турбулентного состояния используется логарифмический закон распределения скоростей Основные два вопроса, которые интересуют инженера при рассмотрении турбулентного движения жидкости в трубах: 1) определение потерь напора, 2) распределение скоростей по поперечному сечению трубы.Рассмотрим потерю напора при внезапном расширении потока. Секундное количество движения в сечении 1, ограничивающем рассматриваемый элемент потока слева, равен , где - поправка к количеству движения на неравномерное распределение скоростей в сечении. Сечение 2, ограничивающее элемент потока справа, выбираем в таком удалении от внезапного расширения, где возмущение течения, вызванные в потоке расширением русла, можно полагать успокоенным. Для других видов местных сопротивлений потеря напора определяется по формуле, аналогичной внезапному расширению Эквивалентной длиной данного местного сопротивления называют такую длину прямого отрезка трубы, которая создает гидравлическое сопротивление, равное сопротивлению детали трубопровода, обусловившей потери напора.Трубопроводы широко применяются для перемещения различных жидкостей (вода, нефть, бензин, различные растворы и т.д.) и изготавливаются из металла, бетона, дерева, пластмасс. По степени заполнения поперечного сечения жидкостью различают напорные и безнапорные трубопроводы. В напорных трубопроводах жидкостью заполнено полностью все поперечное сечение, а в безнапорных - часть поперечного сечения и имеется свободная поверхность.Рассмотрим короткий трубопровод с местным сопротивлением, присоединенным к резервуару, заполненному жидкостью. Истечение жидкости в атмосферу из трубопровода длиной l и диаметром d происходит под постоянным напором H (рис. При заданных длине l и диаметре трубопровода d необходимо определить скорость движения жидкости v и расход Q.Рассмотрим трубопровод, состоящий из последовательно соединенных длинных труб разного диаметра d1,…, dn и длины l1,…, ln при постоянном расходе жидкости по длине трубопровода.Особенность гидравлической схемы работы трубопровода при параллельном соединении труб состоит в том, что все трубы работают под действием напора , который необходим для преодоления потерь напора по длине hl.
План
Содержание
1. Классификация потерь напора. Задачи гидравлического расчета
2. Потери напора по длине
2.1 Основное уравнение равномерного движения
2.2 Два режима течения жидкости
2.3 Профиль скорости при ламинарном и турбулентном режимах течения
2.4 Критерии режима течения жидкости
2.5 Определение потерь напора на трение
3. Местные гидравлические сопротивления. Формула Вейсбаха
3.1 Внезапное расширение трубопровода
4. Гидравлический расчет напорных трубопроводов
4.1 Классификация трубопроводов. Задачи гидравлического расчета трубопроводов
4.2 Расчет коротких трубопроводов
4.3 Расчет длинных трубопроводов при последовательном соединении труб
4.4 Расчет трубопровода при параллельном соединении труб
1. Классификация потерь напора и задач гидродинамического расчета