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) |
Уравнения неразрывности, движения, энергии и состояния жидкостиОбщие уравнения движения жидкости в трубах. Рассмотрим движение жидкости в обогреваемой трубе диаметром d (рис. 8.3). Считаем жидкость химически однородной, т.е. в ней нет примесей других веществ. Для описания состояния потока жидкости необходимо определить поля температуры Т, давления р и скорости W Т = Т (x, y, z, t); p = p (x, y, z, t);(8.1) W = W (x, y, z, t), где х, у, z - координаты; t - время. Зная поля температуры, давления и скорости, можно рассчитать характеристики теплообмена и гидродинамики (тепловой поток, гидравлическое сопротивление и т.д.). Поля температуры, давления и скорости называются стационарными, если T, р и W не изменяются во времени, или нестационарными, если зависят от времени. Для определения Т, р и W используются уравнения неразрывности, движения и энергии. Эти уравнения получены из основных законов физики - закона сохранения массы, закона сохранения количества движения и закона сохранения энергии - с учетом специфических законов, характеризующих движение вязкой теплопроводной жидкости. Запишем уравнения неразрывности, движения и энергии для одномерного потока (по оси z). Уравнение неразрывности: где ρ - плотность жидкости, зависящая от Т и р. При стационарном движении ∂ρ/∂τ = 0 и уравнение неразрывности примет вид Таким образом, для установившегося движения при постоянном сечении трубы f, м2, и отсутствии притока (или оттока) жидкости получаем ρw = const, (8.4) т.е. массовая скорость потока ρw, кг/(м2·с), в указанных условиях есть величина постоянная. Расход массы жидкости через трубу G, кг/с, G = ρ wf. (8.5) Уравнение движения. Выделим из потока жидкости в трубе (рис. 8.3) двумя сечениями I и II, расположенными на расстоянии dz, элементарный объем движущейся жидкости dV = fdz. Применяя к нему теорему о количестве движения (изменение количества движения материальной системы равно сумме приложенных к системе внешних сил), запишем (8.6) Для стационарного потока изменение количества движения dK массы жидкости, проходящей через сечение трубы l (8.7) где a' - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения скоростей по сечению трубы. Для развитого турбулентного потока а' ≈ 1.
Внешними силами, приложенными к объему dV, являются силы давления потока, силы вязкостного сопротивления, силы земного притяжения. Изменение этих сил на элементе dz в проекции на ось z: изменение силы давления (8.8) изменение сил вязкостного сопротивления (сил трения, сил гидравлического сопротивления) dFГИДР определяется касательным напряжением sСТ у стенки по экспериментальным данным sСТ = λρw2/8, где λ - коэффициент сопротивления трения. C учетом этого (8.9) изменение сил земного притяжения (нивелирная составляющая) (8.10) где α - угол между горизонталью и осью z (рис. 8.3). Приравняв (8.7) к сумме (8.8), (8.9) и (8.10) и поделив обе части выражения на dz и, получим (8.11) Уравнение (8.11) можно представить в виде дифференциального уравнения (8.12) Интегрируя уравнение (8.12) с учетом (8.4), получаем формулу для расчета перепада давления на длине трубы где ρСР (аналогично wСР) - среднеинтегральное значение плотности (скорости); w1, w2 - значения скорости в начале и конце участка трубы. Выражение (8.13) обычно записывается в общем виде где Δpтр - сопротивление трения, Δpм- местное сопротивление (сопротивление входа в трубу и выхода из нее, шайб, поворотов и т.п.),
где ξМ - коэффициент местного сопротивления; ΔpУСК - сопротивление ускорения,
ΔpНИВ - нивелирное сопротивление,
для вертикальной трубы при подъемном движении среды sin α = 1, при опускном движении sin α = -1
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 1027; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |