Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Вопросы. 1. Что такое ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости?




1. Что такое ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости? Каковы основные особенности механизма движения при этих режимах?

2. Какие физические свойства жидкости и характеристики потока влияют на режим движения жидкости?

3. Как зависят потери от скорости при ламинарном и турбулентном режимах?

4. Какой критерий для определения режима движения жидкости вы знаете и как им пользоваться для труб и открытого русла?

5. Что такое верхняя и нижняя критические скорости, числа Рейнольдса? При каких значениях последних возможен ламинарный режим и турбулентный режимы жидкости?

6. Приведите примеры ламинарного и турбулентного режимов, встречающихся в практике.

7. Может ли ламинарный режим движения масла перейти турбулентный и изменится его расход в системе смазки двигателя автомобиля при его разогреве?

1.5. Определение потерь напора. Области сопротивления

В уравнении Бернулли для потока реальной жидкости

(2.8)

слагаемое h учитывает потери напора на преодоление различных гидравлических сопротивлений движению жидкости.

(2.9)

где - сумма потерь напора по длине отдельных участков трубопроводов или русла потока, м;

- сумма всех местных сопротивлений на рассматриваемом участке, м.

Потери по длине потока делятся на два вида: потери по длине (обусловлены силами трения частиц жидкости друг о друга и о стенки, ограничивающие поток) и местные потери (связаны с различными местными препятствиями в потоке: сужение/расширение потока, поворот, и др.).

Местные потери напора вычисляются по формуле, которая в общем виде записывается так:

(2.10)

где - коэффициент потерь,

v – средняя скорость движения жидкости за местным сопротивлением.

Таблица 2.2

Вид местного сопротивления Значение коэффициента местного сопротивления z
Вход в трубу без закругления входных кромок То же при хорошо закругленных кромках Выход трубы в резервуар Плавный поворот трубы на 90° Резкий поворот трубы на 90° Задвижка при полном открытии Задвижка при среднем открытии Различные краны Клапан с сеткой на всасывающей трубе насоса 0,5 0,10 1,00 0,5 1,25-1,50 0,11-0,12 2,00 5,00-7,00 5,00-10,00

Величина сил трения зависит от ряда факторов и в первую очередь от режима движения жидкости.

Потери по длине при ламинарном режиме считают по формуле Дарси-Вейсбаха

(2.11)

где - коэффициент Дарси.

При ламинарном движении коэффициент является функцией числа Рейнольдса и определяется по формуле

(2.12)

В гидротехнической практике движение жидкости обычно характеризуется числами Рейнольдса, значительно превышающими критические значения, а поэтому имеет место турбулентный режим движения.

Уравнение Дарси-Вейсбаха (2.11) является универсальным уравнением, с помощью которого можно определять потери напора и при турбулентном режиме, но коэффициент l при турбулентном режиме зависит не только от числа Рейнольдса, но и от шероховатости стенок труб или русла.

При турбулентном движении возможны следующие основные области сопротивления:

1. Область гuдравлически гладких стенок, характеризуемая следующим условием: , где - толщина ламинарного слоя, расположенного в непосредственной близости от стенки, условно называемая ламинарной пленкой (мм), - средняя высота выступов шероховатости стенки или а6солютная шероховатость, зависящая от материала стенки и характера его обработки (мм).

Для кpyглых напорных труб толщина ламинарного слоя определяется по формуле:

(2.13)

где - коэффициент Дарси.

Ecли режим турбулентный и вычисленное по уравнению (2.3) число Рейнольдса удовлетворяет условию

(2.14)

то имеет место область гuдравлически гладких труб.

Для гидравлически гладких труб коэффициентне зависит от шероховатости стенок и его можно вычислить по формуле Блазиуса или Конакова.

2. Переходная область сопротивления, когда высота выступов шероховатости имеет тот же порядок, что и толщина . Коэффициент в этой области зависит как числа Рейнольдса, так и от шероховатости труб.

Если вычисленное по уравнению (2.3) число Re находится в интервале

(2.15)

то имеем переходнyю область сопротивления.

3. Область гuдравлuческu щероховатых стенок или область квадра­тичного сопротивления характеризуется условием

Если число Рейнольдса, вычисленное по уравнению (2.3), удовлетворяет условию

(2.16)

то область сопротивления будет квадратичной.

Таблица 2.3

Характер сопротивления Расчетные формулы, их автор Область применения формул
Гидравлически гладкие поверхности l=0.3164/Re0.25 Г. Блазиус l=(1.8 lgRe-1.5)-2 П.К. Конаков 2320<Re<20d/D
Переходная область сопротивления l=0.11(1.46D/d+100/Re)0.25 А.Д. Альтшуль 20d/D<Re<500d/D
Гидравлически шероховатые поверхности l=0.11(D/d)0.25 Б.Л. Шифринсон l=(1.74+2 lg(r/D))-2 И. Никурадзе Re>500d/D

Коэффициент в квадратичной области сопротивления можно определить через коэффициент Шези (С), т.е.

(2.17)

В технических условиях в качестве расчетных формул для С в квадратичной области сопротивления принимают следующие формулы:

1) Павловского

C = (1/n) Ry, (м0.5/с) (2.18)

где n – коэффициент шероховатости, определяемый по таблицам;

R – гидравлический радиус м (0,1м< R <3м);

У – показатель степени, который можно приблизительно определить по формулам: 1) при R <1м , 2) при R>.

2) Агроскина

C = 17.72 (k+lgR),0.5/с) (2.19)

где к – параметр гладкости, значения которого приведены в таблице 2.3.

Формула Агроскина может быть применена (с некоторой погрешностью в коэффициенте к) в несколько ином виде:

С = 1/n + 17.72 lgR, (2.20)

При расчетах напорных труб в квадратичной области сопротивления применима также формула Maннuнгa:

С = (1/n) R1/6, м0,5 (2.21)

а для открытых земляных русел формула Форхгеймера:

С = (1/ n) R0,2, м0,5 (2.22)

в формулах (2.21) и (2.22) гидравлический радиус R подставляется также в метрах.

В целях упрощения расчета и избежания вычисления коэффициента формулу (2.11) в квадратичной области сопротивления удобно представить в виде

(2.23)

Из формулы (2.23) следует, что для гидравлически шероховатых труб потери напора по длине прямо пропорциональны скорости во второй степени, поэтому эта область и носит название квадpamuчной области сопротивления.

Задача 1

Определить потери напора в водопроводе длиной l при подаче расхода Q, если трубы сделаны из следующего материала с диаметром d и D. Температура воды t.

Задача 2

Определить потери напора местные и по длине в системе, имеющей следующие характеристики: расход воды Q при температуре t, d1, d2, l1, l2; трубы новые стальные – высота выступов шероховатости их внутренней поверхности D; установленная на выходе задвижка имеет открытие а/d2.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 1489; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.