Истечение жидкости через отверстия и насадки

Гидравлический удар

Изучаемые вопросы:

- Неустановившееся движение несжимаемой жидкости в трубопроводах. Инерционное давление.

- Неустановившееся движение с учётом сжимаемости жидкости – гидравлический удар в напорных трубопроводах.

- Формула Жуковского для определения скорости распространения ударной волны (упругих деформаций).

- Формула Жуковского для определения величины ударного давления.

- Виды гидравлического удара.

- Способы ослабления гидравлического удара.

При неустановившемся напорном движении жидкости в трубопроводах без учёта сжимаемости, под действием локальных сил инерции вдоль потока создаётся инерциальное давление, величина которого пропорциональна величине и знаку ускорения движения, длине потока плотности жидкости. При этом по длине ускоряющегося потока общее давление в трубопроводе снижается, при торможении – увеличивается.

В случае резкого изменения во времени скорости, т.е. при значительных ускорениях, создаётся большой скачёк инерционного давления, при котором происходит изменение плотности жидкости и упругая деформация стенки трубы. Такое явление называется гидравлическим ударом. При резком торможении потока, скачек ударного давления в несколько раз превышает гидромеханическое давление в установившемся движении. В трубопроводе возникает волновой процесс. Расчёт гидравлического удара производится по формулам, полученным русским учёным Н.Е. Жуковским. Различают прямой гидравлический удар при мгновенном торможении и непрямой (ослабленный) гидроудар, у которого фаза волнового процесса превышает время мелкого перекрытия потока. Подробно гидравлический удар описан в [2].

Вопросы для самопроверки:

1. Что называется гидравлическим ударом?

2. Поясните сущность гидравлического удара в напорных трубопроводах.

3. Приведите формулу Жуковского для определения скорости распростра-нения ударной волны (упругих деформаций).

4. Приведите формулу Жуковского для определения величины ударного давления.

5. Какие виды гидравлического удара встречаются на практике?

6. Чем отличается непрямой гидравлический удар от прямого?

7. Как предупредить и локализовать гидравлический удар?

Изучаемые вопросы:

- Явление истечения жидкости через отверстия и насадки при постоянном напоре.

- Формула определения скорости струи в сжатом сечении.

- Формула для определения расхода жидкости при истечении через отверстие.

- Гидравлические коэффициенты, применяемые в форулах, описывающих процесс истечения.

- Расчёт пропускной способности отверстий.

- Различные типы насадков и их назначение.

- Особенности истечения жидкости через насадки.

Пропускной способностью обычных отверстий в стенках сосудов, резервуарах и проходных отверстиях в гидравлических аппаратах называется зависимость пропускаемого расхода жидкости или газа через отверстие от перепада давления, равного разности давлений перед отверстием и за отверстием. Формула этой зависимости выводится из рассмотрения процесса истечения из простого отверстия с использованием уравнения Бернулли и уравнения неразрывности.

В аппаратах с регулируемой площадью проходного отверстия зависимость пропускной способности становится нелинейной, в ней расход зависит от перепада давления и от площади проходного отверстия. В формулу пропускной способности входит гидравлический коэффициент расхода (опытная величина), зависящий от характера очертания пограничной поверхности отверстия, значение которого меньше единицы.

Вопросы для самопроверки:

1. Приведите вывод формул скорости и расхода в сжатом сечении струи, вытекающей через малое отверстие в тонкой стенке резервуара.

2. Что называется насадками и как они классифицируются?

3. Что называется пропускной способностью гидравлического аппарата и по какой формуле она определяется?

4. Как рассчитать время опорожнения резервуара?

5.В каком случае пьезометрический напор в отверстии равен геометрическому напору?

6. В каком случае число Рейнольдса, характеризующее истечение через отверстие насадки, не влияет на величину коэффициента расхода?

7. Ответить на вопросы тренировочного теста №3.

8. Ответить на вопросы контрольного теста №3.

Раздел 4. Одномерные потоки газа

В процессе освоения раздела необходимо:

I. Изучить следующие темы:

4.1. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики.

4.2. Истечение газа из резервуара.

II. Решить 2-е задание контрольной работы.

III. Ответить на вопросы тренировочного теста №4.

IV. Ответить на вопросы контрольного теста №4.

Дата добавления: 2015-05-23