Е. Гидростатический парадокс




Сила давления на горизонтальную стенку F=(p0+yH)w

показывает, что суммарное давление на плоскую фигуру определяется лишь глубиной погружения центра тяжести и площадью самой фигуры, но не зависит ОТ ФОРМЫСОСУДА С ЖИДКОСТЬЮ.

5. Закон Архимеда. на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости. На тело в жидкости дйствуют - сила тяжести - вес тела, выталкивающая сила. Способность плавающего тела, выведенного из состояния равновесия вновь возвращаться в это состояние, называют остойчивостьюплавающее тело имеет три характерные точки: Центр тяжести, не меняющий своего положения при крене. 2. Центр водоизмещения, перемещающийся при крене тела, так как очертания объема, вытесняемого в жидкости, при этом меняются. 3. Метацентр, также изменяющий свое положение при крене. При плавании тела три основных случая: остойчивого равновесия - метацентр лежит выше центра тяжести, безразличного равновесия - метацентр и центр тяжести совпадают; неостойчивого равновесия - метацентр лежит ниже центра тяжести.

 

 

8 Закон Бернулли — закон сохранения энергии для жидкостей и газов. При выводе этого уравнения принимаются следующие допущения. • Движение жидкости установившееся. • Массовые силы имеют потенциал, Жидкость баротропна, т. е. плотность является функцией лишь одного давления С физической точки зрения уравнение Бернулли есть выражение закона сохранения энергии для движущейся жидкости. полным напором жидкости или гидродинамическим напором.) геометрическое истолкование. z - геометрическая высота данной частицы жидкости над условной плоскостью сравнения; p/γ - пьезометрическая высота - высота, на которую поднимется жидкость в пьезометре; скоростная высота -, на которую поднимется жидкость, имея начальную скорость V. в любом сечении элементарной струйки идеальной жидкости представляет собой сумму трех высот: геометрической, пьезометрической и скоростной, которая остается неизменной.

 

10) Режим движения жидкости -без перемешивания слоев ламинарный. Режим движения жидкости с перемешиванием слоев - турбулентный. при Re < 2320 режим ламинарный, а при Re > 2320 — турбулентный. Общую потеря напора на два вида: 1 ) Линейные потери напора - потери напора на трение на прямых участках трубопровода. 2) потери напора в местных сопротивлениях наблюдаются в местах поворота, резкого расширения или
сужения потока. Формула Дарси –Вейсбаха для линейных потерь

Формула для определения местных потерь

 

11)Силы действующие в равномерном потоке: Сила тяжести ,силы гидродинамического давления ; , Сила трения

Основное уравнение равномерного потока , , Средняя по сечению скорость потока равна Скорости незначительно изменяются в основной толще потока, но резко уменьшаются вблизи стенки. Средняя скорость течения составляет приблизительно 0,8 максимальной против 0,5 при ламинарном течении.

Коэффициента линейных потерь при ламинарном движении жидкости

Жидкость поступает в трубу с почти одинаковой скоростью по всему сечению и только на стенке скорость жидкости равна нулю. По мере удаления от входа толщина затормаживаемого слоя жидкости у стенки увеличивается. Но так как расход жидкости Q остается одним и тем же, то замедление слоев, расположенных у стенки, приводит к увеличению скорости слоев, расположенных ближе к оси трубы Сформировавшемуся равномерному изотермическому ламинарному потоку жидкости в трубе соответствует параболический закон распределения скоростей.

 

 

12) Турбулентное течение жидкости

А) Рейнольдс произвел осреднение уравнений Навье-Стокса, т. е. ввел вместо актуальных величин скоростей и давлений их осредненные значения.

При таком осреднении в уравнениях движения жидкости появляется

девять новых неизвестных членов типа

B) в трубе круглого сечения, Очевидно, что на стенке трубы возникновение поперечных пульсаций невозможно, поэтому вблизи самой стенки парализуется возможность перемешивания. Это дает основание предполагать, что на некотором расстоянии от стенки должен быть расположен весьма тонкий ламинарный слой, так называемая ламинарная пленка некоторой толщины δл. Опыты подтверждают это предположение. Касательное напряжение на стенке:

C) Для количественного описания турбулентного движения используют: полуэмпирические теории турбулентности. Наиболее распространена из них теория Прандтля. 
Согласно этой теории на различных расстояниях от стенки величины

μ и μ T имеют различные значения.

D)Экспериментальные данные для λ в широком интервале чисел Re были получены Никурадзе в трубах и Зегжда - в прямоугольных каналах с искусственной (песочной) шероховатостью. Результаты опытов Никурадзе

Е) 1.Зоналаминарногорежима(Re<2300илиlgRe<3,6).

2. Переходная зона. Ламинарный режим переходит в турбулентный

3. Зона гидравлически гладких труб для турбулентного режима.

4.Зона шероховатых труб или так называемая доквадратичная зона при турбулентном режиме

5. Зона вполне шероховатых труб
Гидравлические потери в этой области пропорциональны квадрату скорости (квадратичный закон сопротивления).

13)А) Причиной последних являются местные сопротивления (краны, задвижки, сужения, расширения, повороты трубопроводов и прочее), которые вызывают изменение скорости движения или направления потока. Потери напора в местных сопротивлениях определяются по формуле

Б) Эквивалентная длина местного сопротивления - это длина прямого трубопровода, на которой происходит такая же потеря напора hm, как и в данном местном сопротивлении. Эквивалентную длину /э можно определить из равенства

 

 

Эквивалентную длину /э можно определить из равенства Понятие эквивалентной длины позволяет ввести понятие о приведенной длине трубопровода: Эквивалентную длину /э можно определить из равенства

 

где l - действительная длина трубопровода.

 

С) Как показывают наблюдения, поток, выходящий из узкой трубы, отрывается от стенок и дальше движется в виде струи, отделенной от остальной жидкости поверхностью раздела.

V1,V2скорости потока до и после внезапного расширения, т. е. потеря напора при внезапном расширении равна скоростному напору потерянной скорости, где v=v1-v2 потерянная скорость.

D) Коэффициент ξ, здесь не зависит от числа Рейнольдса, и местные потери напора пропорциональны квадрату скорости (квадратичная зона):

E) Для определения суммарных потерь напора в трубопроводе применяют так называемый принцип наложения потерь. Согласно этому принципу суммарная потеря напора в трубопроводе равна сумме отдельных потерь. Например, если имеется трубопровод с постоянным диаметром d, то скорость в различных сечениях постоянна, и суммарная потеря напора будет

где ξс - коэффициент сопротивления системы.

 

А) В зависимости от конфигурации различают: просты трубопроводы
Сложные трубопроводы.
В зависимости от длины и гидравлических условии расчета трубопроводы делят:
- на длинные
- на короткие

B) В наиболее общей постановке задачи при проектировании трубопроводов задают: • расход жидкости Q; • положения начального и конечного пунктов трубопровода. В случае сложного трубопровода задают расходы на всех участках трубопровода и расположение потребителей. На основании топографических изысканий на плане наносят трассу трубопровода с указанием его длины.

C) Исходными выражениями для расчета трубопровода являются:
- уравнение Бернулли
- водопроводные формулы
- формула для определения местных потер напора

D) Три частные задачи трубопровода

Заданы расход Q и размеры трубопровода (диаметр d и длина l) Определить перепад напора H
Из уравнении Бернулли
Определив среднюю скорость
Находим
или

Заданы перепад напоров H и размеры трубопровода (диаметр d и длина l). Определить расход Q.
Определив среднюю скорость
Найдём
Или

3.Заданы расход Q и перепад H. Определить диаметр трубопровода d (длина и конфигурация трубопровода также считаются заданными).
В простейшем случае, когда местными сопротивлениями можно пренебречь

 

Так как

 

То

Отсюда


 

Для квадратичной области можно если шероховатость трубопровода задана и, следовательно, d определено явно.

 

15 Гидравлический удар и кавитация

А) В более общем случае в систему трубопроводов включен насос, сообщающий энергию жидкости.

Разность напоров ффективным напором насоса.

h-потеря напора во всасывающей линии

B) Гидравлическим ударом называют резкое изменение давления в трубопроводе вследствие резкого изменения в нем скорости движения. формулой Жуковского.

C) увеличивать время закрытия и открытия запорных устройств; устанавливать воздушные колпаки, играющие роль буфера, 
cсмягчающего повышение давления; устанавливать специальный предохранительный клапан К, который 
сбрасывает часть жидкости из трубопровода, уменьшая тем самым уровень давления при гидравлическом ударе.

D) Кавитацией называют возникновение в движущейся жидкости областей, заполненных газом (паром). Причиной образования областей, заполненных газом, является падение давления в жидкости до величин, меньших величин давления насыщения при данной температуре

E) Кавитационные явления приводят к увеличению коэффициентов местных сопротивлений и, следовательно, местных потерь напора.

число кавитации с:

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-08-26 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: