Непрерывная раздача расхода по пути.

Основная задача – определение потери давления на этом участке p.

Кольцевой трубопровод. Основной расчетной задачей является определение необходимого напора Н в условиях, когда заданы расходы в точках отбора расположение трубопроводов длины отдельных участков и диаметры всех труб.

Разветвленная сеть трубопроводов. Предположим, что известны необходимые расходы в точках 1, 2,…, n и их местоположение в пространстве , а также свободный напор в точках потребления . Необходимо найти потребный напор Н, обеспечивающий работу всей системы. Потребный напор сети определяется как полная потеря напора по всей магистральной линии, складывающаяся как сумма потерь напора на участках этой линии, разности начала и конца магистральной линии и свободного напора в конце магистральной линии.

Из формулы находим и далее определяем необходимый диаметр трубы на ответвлении А1. Остальные участки анализируются аналогично.

23. Основные свойства жидкостей.

Плотность ро=M/V.

Физические: текучесть-под действием неуравновешенных сил жидкость не сохраняет форму и относительное расположение частей, поэтому принимает форму сосуда.

Охранение объема. Несжимаемость.

Вязкость-Способность оказывать перемещение одной из частей относительно другой.

Поверхностное натяжение и образование свободной поверхности. Поверхность раздела фаз жидкость - пар.

Испарение и конденсация.Кипение, Смачиавние.

Смешиваемсть, диффузия. Волны на поверхности.

24.Гидравлический расчет трубопроводов.

Задача № 1. Скорость определяется из уравнения расхода:

Далее определяем .

Таким образом, для определения потребного напора известны все необходимые параметры потока. Эта так называемая прямая задача.

Если простой трубопровод составной, то необходимо использовать ещё уравнение неразрывности

Задача № 2. Необходимо найти пропускную способность трубопровода.

Решение находим методом попыток. Если предположить, что течение развитое турбулентное, имеет место квадратичный закон сопротивления, тогда можно принимать и . Значение  для квадратичной зоны сопротивления меняется в пределах

По найденному определяется Re в первом приближении, а по Re – уже более точное значение . Снова подставляют полученное  в уравнение и находим во втором приближении. Если расхождение расходов велико, то расчет продолжают в том же порядке. Приемлемая точность обычно достигается после двух или трех приближений.

Задача № 3. По формуле строим график Из этого графика определим , отвечающий заданному расходу

В случае составного трубопровода задача решается в том случае, если неизвестен диаметр d одного лишь участка.

Задачи 2 и 3 называются в гидравлике обратными задачами.

25. Абсолютное и избыточное давление, вакуум.

Если абсолютное давление больше атмосферного, то наблюдается избыточное давление, если меньше – вакуум (вакуумметрическое давление). : . если давление на свободной поверхности , то весовое давление .

Шкала давлений

.

Если давление в жидкости меньше атмосферного, то состояние жидкости характеризуется разрежением (вакуумом). Вакуумметрическое давление (вакуум) определяется из: .

Шкалы абсолютных и избыточных давлений являются неограниченными, шкала вакуума ограничена – она меняется от атмосферного давления до нуля.

26.Отноительный покой жидкости. Равновесие жидкости во вращающемся сосуде. Основное уравнение гидростатики.

Относительным покоем жидкости называется случай её движения, при котором вся масса жидкости движется как твердое тело, отдельные её части не смещаются одна относительно другой.

Случай первый. Сосуд с жидкостью движется прямолинейно и равноускоренно .

Найдем направление и величину равнодействующей массовой силы: где и – векторы единичных сил инерции и тяжести. Для всех частиц рассматриваемого объема жидкости равнодействующие массовые силы параллельны друг другу, а поверхности уровня перпендикулярны к этим силам, в том числе и свободная поверхность.

Давление в любой точке определяется по формуле: где – давление на свободной поверхности, j – единичная массовая сила,  – плотность жидкости, l – расстояние по нормали от точки до свободной поверхности. Если , то , и уравнение превратится в основное уравнение гидростатики.

Случай второй. Сосуд равномерно вращается вокруг вертикальной оси с угловой скоростью .

В данном случае массовыми силами являются сила тяжести и центробежная сила.

Воспользуемся основным дифференциальным уравнением гидростатики:

Запишем граничное условие: при

Уравнение совпадает с уравнением, записанным для покоящейся жидкости. Как известно, на свободной поверхности . Тогда из уравнения получим формулу свободной поверхности в виде: . Уравнение описывает кривую в виде параболы, а свободная поверхность, полученная на основе этой кривой, является параболоидом вращения.

На практике чаще всего встречаются случаи, когда .Тогда для давления получим выражение: где – внутренний радиус ротора, – радиус свободной поверхности жидкости.

27. График Никурадзе. Движение в некруглых трубах.

Среди многочисленных работ по исследованию зависимости выберем работу Никурадзе. Никурадзе подробно исследовал эту зависимость для труб с равномерно-зернистой поверхностью, созданной искусственно .

Значение коэффициента определяется по эмпирическим формулам, полученным для различных областей сопротивления по кривым Никурадзе.

1. Для ламинарного режима течения, т.е. при , коэффициент  для всех труб независимо от их шероховатости определяется из точного решения задачи о ламинарном течении жидкости в прямой круглой трубе по формуле Пуазейля:

2. В узкой области наблюдается скачкообразный рост коэффициента сопротивления. Эта область перехода от ламинарного режима к турбулентному характеризуется неустойчивым характером течения. Здесь наиболее вероятен на практике турбулентный режим и правильнее всего пользоваться формулами для зоны 3. Можно также применить эмпирическую формулу:

3. В области гидравлически гладких труб при толщина ламинарного слоя у стенки  больше абсолютной шероховатости стенок , влияние выступов шероховатости, омываемых безотрывным потоком, практически не сказывается, и коэффициент сопротивления вычисляется здесь на основе обобщения опытных данных по эмпирическим соотношениям, например по формуле Блаузиуса:

4. В диапазоне чисел Рейнольдса наблюдается переходная область от гидравлически гладких труб к шероховатым. В этой области (частично шероховатых труб), когда , т.е. выступы шероховатости с высотой, меньшей средней величины , продолжают оставаться в пределах ламинарного слоя, а выступы с высотой, большей средней, оказываются в турбулентной области потока, проявляется тормозящее действие шероховатости. Коэффициент  в этом случае подсчитывается также из эмпирических соотношений, например по формуле Альштуля:

5. При толщина ламинарного слоя у стенки  достигает своего минимального значения, т.е. и не меняется с дальнейшим ростом числа Re. Поэтому  не зависит от числа Re, а зависит лишь от . В этой области (шероховатых труб или области квадратичного сопротивления) для нахождения коэффициента может быть рекомендована, например, формула Шифринсона:

Для транспорта жидкостей в ряде случаев используются трубопроводы некруглого сечения. В таких трубах возникает сложная структура потока, в частности вторичные течения.

для определения потери напора в некруглых трубах применяется формула Дарси – Вейсбаха. В этой формуле в качестве диаметра трубы используется эквивалентный диаметр: Здесь , . Таким образом, при гидравлическом расчете некруглых трубопроводов используется тот же алгоритм расчета, что и для круглых трубопроводов, но вместо диаметра принимается эквивалентный диаметр.