Рекомендуемые диаметры труб для перекачки жидкостей с производительностью q

Диаметр d, мм

100

125

150

200

250

300

350

Q, л/с

до 5,4

5,49,0

9,015

1528

2845

4568

6895

Трубы стальные, бесшовные, общего назначения

Наружный диаметр,

d_н, мм

Внутренний диаметр,

d_вн, мм

Толщина стенки

, мм

14

10

2,0

22

18

2,0

32

27

2,5

54

49

2,5

60

54

3,0

70

64

3,0

95

88

3,5

108

100

4,0

Трубы нефтепроводные и газопроводные

Наружный диаметр,

d_н, мм

Внутренний диаметр,

d_вн, мм

Толщина стенки

, мм

114

106

4,0

146

136

5,0

168

156

6,0

194

180

7,0

245

227

9,0

273

253

10,0

299

279

10,0

426

402

12,0

Жидкость

_о, Па

, кг/м³

, Пас

Нефти

210

840950

0,010,1

Глинистый раствор

1020

10501200

0,0050,05

Дизтопливо

48

820940

0,010,5

В я з к ос т ь

 - динамический

коэффициент вязкости;

 - кинематический

коэффициент вязкости;

[ ]=Пас; []=м²/с;

 =/,

где  - плотность жидкости.

- коэффициент пропорциональности между касательными напряжениями и скоростью сдвига слоев жидкости, характеризующий интенсивность сил межмолекулярного взаимодействия при сдвиговой деформации (движение жидкости).

Зависит от структуры жидкости.

Уменьшается при увеличении температуры.

Давление

абсолютное

- напряжение сжатия, появляется в результате действия на жидкость сжимающих сил.

Давление

в точке поверхности

- отношение нормальной сжимающей силы Р к площади поверхности  при 0. Характеристика точки. Распределение давлений по поверхности называется эпюрой.

Давление

насыщенного пара

р_н.п.=f(t).

- давление, при котором из жидкости выделяются пузырьки пара (жидкость кипит). Давление насыщенного пара зависит от рода жидкости и температуры. C увеличением температуры возрастает.

Давление

манометрическое - р_м

вакуумметрическое - р_v

р_м= р - р_ат ;

р_v= р_ат - р.

показание мановакуумметра. Мановакуумметр измеряет избыток или недостаток абсолютного давления p в месте подсоединения прибора над атмосферным. По показаниям прибора р_м или р_v можно вычислить абсолютное давление р:

р= р_ат + р_м;

р= р_ат - р_v.

Давление

атмосферное - р_ат

- сила давления столба воздушной атмосферы на единицу поверхности Земли. В технике за среднее атмосферное давление принимается величина:

р_ат =0,1 МПа

Диаметр

гидравлический d_г

d_г =d - для круглой трубы;

d_г = D-d - для кольцевого сечения.

- характерный линейный размер сечения потока:

d_г =4  

 - площадь поперечного сечения потока;

 - смоченный периметр (длина контакта в сечении потока между жидкостью и твердыми стенками).

Законы сохранения

— фундаментальные физические законы, на основании которых выводится ряд частных соотношений в гидромеханике

Закон

сохранения

объёмного расхода

Q==const

-через любое сечение потока при движении малосжимаемой жидкости за единицу времени проходит одно и то же объемное количество вещества:

Q=₁₁ =₂₂ =....=const;

₁, ₂ , ...средние скорости в сечениях;

₁, ₂ , ...- площади сечений потока.

Закон

сохранения

энергии

Е = Е_п + Е_к;

Е_п = mgz + mр/;

Е_к = m²/2;

Е₁= Е₂ +Е;

mgz₁ + mр₁/ + m₁²/2=

mgz₂+ +mр₂/+m₂²/2++Е;

- жидкость в сечении потока обладает запасом потенциальной энергии Е_п и кинетической Е_к.

При движении жидкости: 1.Кинетическая энергия может переходить в потенциальную и

наоборот;

2. Часть полной энергии жидкости Е безвозвратно теряется, затрачивается на работу до преодолению силы трения и на работу по деформации потока при прохождении жидкости через местные сопротивления.

Закон

сохранения

количества движения

Из этого уравнения как частный случай следует П-ой закон Ньютона:

d(mFdt md/dtF;

F = ma;

a- ускорение движения.

- изменение количества движения выделенной массы жидкости равно сумме импульсов

действующих сил:

Этот закон сохранения используется в гидромеханике для определения повышения давления

при гидравлическом ударе, для определения силы давления струи жидкости на преграду и др.

Импульс силы

- произведение силы на время ее действия.

импульс силы = Ft.

Кавитация

р>p_н.п. - условие

отсутствия кавитации

р<p_ат.- необходимое условие

для

возникновения кавитации

р<p_н.п.- достаточное условие для

возникновения кавитации

- кипение жидкости при нормальных температурах и пониженном давлении (меньшем атмосферного), сопровождающееся схлопыванием пузырьков пара в областях повышенного давления. Кавитация возникает в тех сечениях потока, где давление падает до величины давления насыщенного пара.

Кавитация может возникнуть:

1. На входе в насос.

2. В местах резкого сужения потока (внутри насадка, струйный насос и др.).

3. В опасном сечении сифонного трубопровода.

Масса

- мера инертности тела, коэффициент пропорциональности между силой и ускорением движения тела во втором законе Ньютона.

Мера движения

векторная - количество движения

скалярная - кинетическая энергия

Модуль объёмной упругости

p=-EV/V - закон Гука

- коэффициент пропорциональности между сжимающим напряжением в жидкости (давлением) и относительной объемной деформацией.

Модуль упругости Е определяет интенсивность сил межмолекулярного взаимодействия (сил отталкивания) при всестороннем сжатии.

Момент силы

относительно точки

произведение величины силы на длину перпендикуляра, опущенного из этой точки на линию действия силы.

M₀ = R·s

Мощность

потока жидкости

- энергия массы жидкости, проходящей за единицу времени через сечение потока.

N =pQ=gHQ,

где H- энергия единицы веса жидкости (напор).

Напряжение

- отклик материала на деформацию. Связь между напряжениями и деформациями определяется структурой вещества.

Напор

- энергия, отнесенная к весу жидкости.

Напор

насоса

H(p_м+p_v) /g

- энергия на единицу веса, которую получает жидкость, проходящая через насос:

напор насоса H =

z₂+p₂/g+₂²/2g-(z₁+p₁/g+₁²/2g)

Насос

- машина для преобразования механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию потока жидкости.

Неньютоновские

жидкости

жидкости, структура которых и, следовательно, вязкость изменяются при изменении скорости сдвига (органические вещества, суспензии и др.)

Ньютоновские

жидкости

- жидкости с постоянной вязкостью (с простой внутренней структурой).

Плотность

- масса вещества, содержащаяся в единице объема:  =m/V

Работа силы

- скалярное произведение силы на перемещение под действием этой силы. Работа - характеристика определенного механизма (в механике).

Расход

- количество жидкости, проходящей через сечение потока за единицу времени.

Объемный расход: Q=V/t=.

Массовый расход: Q_m=m/t=

Весовой расход: Q_G=G/t=g

Рейнольдса

критерий

Re

- мера отношения сил инерции к силам трения в потоке ньютоновской жидкости.

Re =d/

Рейнольдса

критерий модифицированный

Re^

-мера отношения сил инерции к

силам трения в потоке вязко-пластичной жидкости.

Re^ =d/_э,

где _э - эффективная вязкость

Рейнольдса

критерий критический

Re_кр

- число Re , при котором происходит переход от ламинарного режима движения к турбулентному. Re_кр зависит от формы сечения канала и от структуры жидкости.

Сила

- мера взаимодействия 2-ух тел, приводится к деформации или к появлению ускорения тела.

Сила давления

жидкости на

плоскую поверхность

- мера взаимодействия между жидкостью и поверхностью, равна произведению давления в центре тяжести поверхности на

ее площадь:

Р=р_ц.т.

Скорость

средняя 

- скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы через данное сечение потока, чтобы сохранился расход, соответствующий действительному распределению скоростей в сечении.

Скорость

витания

- скорость осаждения твердой частицы в потоке жидкости.

Скорость

звука

- одна из физических характеристик вещества. Для несжимаемой жидкости , где

E_ж- модуль упругости жидкости ; - плотность. Со скоростью звука распространяется ударная волна (импульс давления) в абсолютно жестком трубопроводе при гидравлическом ударе. Со скоростью звука распространяются все малые возмущения в среде.

Центр

весового давления

жидкости

Для горизонтальных поверхностей центр давления и центр тяжести совпадают.

точка на поверхности, через которую проходит вектор силы весового давления жидкости. Для плоских поверхностей, симметричных относительно вертикальной оси, центр давления расположен на оси симметрии в общем случае ниже центра тяжести.

Энергия

- определяет запас работы, которую может совершить

тело, изменяя свое состояние. Энергия - это невостребованная работа, математическая абстракция, формула, по которой можно вычислить максимальную работу. В реальных условиях

функционирования конкретного механизма часть энергии теряется и переходит в тепло. Отношение полученной работы к затраченной энергии есть коэффициент полезного действия механизма.

Энергия

кинетическая

m²/2

численно равна работе, которую нужно совершить, чтобы уменьшить скорость движущегося тела до нуля.

Энергия

потенциальная

mgz - положения

mр/- давления

mgz- - потенциальная энергия положения, такой энергией обладает тело массой m вследствие своего положения в поле силы тяжести. При падении с высоты z сила тяжести G=mg совершает работу mgz.

mр/ - потенциальная энергия давления жидкости, есть энергия упругой деформации, которая запасается в жидкости вследствие ее сжатия внешними силами (давление напряжение сжатия в жидкости). При расширении жидкости (уменьшении давления) может быть совершена работа, равная mр/.

Энергия

удельная

- это энергия, отнесенная к количеству вещества (объемному, массовому или весовому).