Влияние вязкости на движение жидкости и газа в трубе. Гидравлические сопротивления.




ОП.05. Основы гидравлики и теплотехники

Урок)

Гр. 3. Основы гидравлики и теплотехники

Преподаватель: Рыжонкова С.А.

Адрес электронной почты: ryzhonkovasvetlana@yandex.ru

Тема: Практическое занятие № 6 по теме: Влияние вязкости на движение жидкости и газа в трубе. Гидравлические сопротивления.

Цель: Изучитьвлияние вязкости на движение жидкости и газа в трубе. Изучить гидравлические сопротивления.

Форма работы: индивидуальная, дистанционное обучение

Тип урока: Практическое занятие (2 урока)

 

ОК 1 - 9

ПК 1.1 - 1.6, 2.1 - 2.4, 3.1 - 3.4. 4.1 - 4.5

Вырабатываемые умения и навыки

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ПК 1.1. Выполнять регулировку узлов, систем и механизмов двигателя и приборов электрооборудования.

ПК 1.2. Подготавливать почвообрабатывающие машины.

ПК 1.3. Подготавливать посевные, посадочные машины и машины для ухода за посевами.

ПК 1.4. Подготавливать уборочные машины.

ПК 1.5. Подготавливать машины и оборудование для обслуживания животноводческих ферм, комплексов и птицефабрик.

ПК 1.6. Подготавливать рабочее и вспомогательное оборудование тракторов и автомобилей.

ПК 2.1. Определять рациональный состав агрегатов и их эксплуатационные показатели.

ПК 2.2. Комплектовать машинно-тракторный агрегат.

ПК 2.3. Проводить работы на машинно-тракторном агрегате.

ПК 2.4. Выполнять механизированные сельскохозяйственные работы.

3.1. Выполнять техническое обслуживание сельскохозяйственных машин и механизмов.

ПК 3.2. Проводить диагностирование неисправностей сельскохозяйственных машин и механизмов.

ПК 3.3. Осуществлять технологический процесс ремонта отдельных деталей и узлов машин и механизмов.

ПК 3.4. Обеспечивать режимы консервации и хранения сельскохозяйственной техники.

ПК 4.1. Участвовать в планировании основных показателей машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия.

ПК 4.2. Планировать выполнение работ исполнителями.

ПК 4.3. Организовывать работу трудового коллектива.

ПК 4.4. Контролировать ход и оценивать результаты выполнения работ исполнителями.

ПК 4.5. Вести утвержденную учетно-отчетную документацию.

 

Обеспечение занятий: калькулятор, линейки, карандаши, ручки, рабочая тетрадь.

Место проведения: индивидуальное, электронное обучение

Время проведения: 2 часа, (2 урока).

Практическая часть:

1. Режим течения жидкости и газа в трубе

2. Внутреннее трение

3. Виды гидравлических потерь

4. Коэффициент сопротивления

5. Формулы для определения потерь

Методические указания к практической работе описание самой работы

1. Записать потери напора в трубе при ламинарном и турбулентном режиме

2. Записать формулы 1-7 и пояснения к ним

3. Нарисовать рисунки 1-3

4. Ответить на контрольные вопросы

Влияние вязкости на движение жидкости и газа в трубе. Гидравлические сопротивления.

Режим течения жидкости и газа в трубе определяется числом Рейнольдса. Если Re < 2320, то течение является строго ламинарным – упорядоченным, слоистым, без перемешивания жидкости. При Re > 2320 происходит турбулизация потока, характеризующаяся перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений.

Благодаря вязкости при движении жидкости в трубе возникает внутреннее трение, которое вызывает потери удельной энергии (напора), давления.

Как показывают опыты, при ламинарном режиме течения в трубе потери напора прямо пропорциональны вязкости. При турбулентном режиме они пропорциональны вязкости в степени 1/4 потери удельной энергии (напора), давления всегда наблюдаются при наличии в трубопроводах конструктивных элементов. Эти потери называются гидравлическими. Различают два вида гидравлических потерь: местные и на трение по длине трубопровода.

 

Рис. 1. Потери напора на трение в трубе

В линейных единицах потери выражаются формулой Вейсбаха:

 

 

 

(1)

в единицах давления – формулой

(2)

где ζм - безразмерный коэффициент потерь, называемый коэффициентом местного сопротивления. Он является постоянным для данного русла или вида сопротивления.

 

Потери энергии на трение по длине трубы имеют место как в шероховатых, так и в гладких трубах. Они пропорциональны длине l и диаметру d трубы:

 

 

(3)

(4)

где λ — коэффициент потерь на трение по длине трубы.

Таким образом, потери на трение по длине трубы в единицах длины выражаются формулой

(5)

в единицах давления

 

(6)

Формулы гидравлических потерь на трение (5) и (6) называются формулами Вейсбаха—Дарси, а коэффициент потерь на трение по длине λ еще называют коэффициентом сопротивления, или коэффициентом Дарси.

Потери на трение при турбулентном течении значительно больше, чем при ламинарном при тех же размерах трубы. При ламинарном течении потери напора на трение возрастают незначительно — пропорционально квадрату скорости (расходу), но так как скорости малые, то почти линейно. При переходе к турбулентному течению наблюдается скачок сопротивления трения

Рис.2. Ламинарный пограничный слой при турбулентном течении в трубе

Коэффициент потерь на трение в трубе при ламинарном течении определяется по формуле Пуазейля:

 

(7)

 

 

Чтобы лучше уяснить особенности сопротивления шероховатых труб, необходимо учесть влияние ламинарного пограничного слоя δл. В области ламинарного течения толщина пограничного слоя больше размеров шероховатостей (рис. 3. а), они обтекаются жидкостью и слои жидкости скользят друг по другу, у стенки δл = 0, шероховатость не сказывается. С увеличением скорости или Re толщина ламинарного пограничного слоя δл уменьшается, бугорки шероховатостей начинают выступать за пределы пограничного слоя (рис. 3. б) и влиять на сопротивление. При больших Re толщина δл становится небольшой и бугорки шероховатостей обтекаются турбулентным потоком с вихреобразованием за каждым бугорком.

Рис.3. Гидравлическая шероховатость труб: а) гидравлически гладкая поверхность; б) гидравлически шероховатая поверхность

Контрольные вопросы

1. Как влияет вязкость на потери удельной энергии (напора), давления

2. Какие виды гидравлических потерь вы знаете

3. Как изменяются потери на трение при турбулентном и ламинарном режимах движения жидкости

4. Как влияет шероховатость труб на коэффициент сопротивления

5. Как изменяются потери на трение по длине трубы

Основные источники:

1. О.Н. Брюханов А.Т. Мелик-Аракелян В.И. Коробко

Основы гидравлики и теплотехники 2014 г.

 

Дополнительные источники:



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: 2020-12-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: