Тема 5. Гидравлические сопротивления.
Цель занятия: Расчет потерь напора (давления) на преодоление сопротивлений по длине потока и в местных сопротивлениях.
Указания к решению задач.
Потери напора на
трение определяют по формуле Дарси
.
Так как все величины, входящие в это
уравнение, кроме коэффициента
,
известны, задача состоит в его определении.
На странице 32-33 приведены основные
формулы для расчета
в зависимости от зоны движения жидкости.
При подсчете потерь
напора по формуле Вейсбаха
(местные сопротивления) следует обращать
внимание на то к какой скорости (или
какой площади) отнесены заданные
коэффициенты сопротивления
.
Суммарная потеря напора в простом
трубопроводе складывается из потерь
на трение по длине и местных потерь
.
Контрольные вопросы.
1. Какие виды сопротивлений обусловливают потери напора в потоке жидкости? 2. Чем обусловлены потери на трение? 3. Определите границы зоны гидравлически гладких труб. 4. Напишите формулу для определения коэффициента в переходной области от гидравлически гладких труб к гидравлически шероховатым трубам. 5. Почему зона гидравлически шероховатых труб получила название «квадратичной»? 6. Напишите формулу Пуазейля и укажите область ее применения. 7. Что называется местным сопротивлением? 8. Перечислите простейшие местные сопротивления. 9. От каких факторов зависят коэффициенты местных сопротивлений при ламинарном движении? 10. Что такое эквивалентная длина? Как ее подсчитать? 11. От чего зависит коэффициент местного сопротивления при внезапном расширении трубопровода?
12. Решите задачи.
1. Определите потери
напора на трение
в новом стальном трубопроводе (
)
диаметром
и длиной
,
если по нему транспортируется вода с
расходом
.
Кинематический коэффициент вязкости
воды
.
Найти потери напора при транспортировании
по этому же трубопроводу нефти с тем же
расходом. Кинематический коэффициент
вязкости нефти
.
2. Труба имеет
внезапное расширение от диаметра
до диаметра
.
Определить потерю напора
и коэффициент местного сопротивления
,
отнесенный к скорости в широком сечении,
если объемный расход
.
3. По трубопроводу
диаметром
(абсолютная шероховатость
)
со средней скоростью
перекачивается жидкость, кинематическая
вязкость которой
.
Определить эквивалентную длину
вентиля с коэффициентом сопротивления
,
установленного на трубопроводе.
4. Определить потерю
напора
во всасывающей трубе центробежного
насоса длиной
,
диаметром
при расходе
.
На трубе имеется три закругления (
)
и один всасывающий клапан
.
Коэффициент гидравлического сопротивления
.
Литература:
Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу /под редакцией Б.Б. Некрасова/ – М.: Высшая школа, 1989. - 192 с. – стр. 34 – 46;…
Метревелли В.Н. Сборник задач по курсу гидравлика с решениями. – М.: Высшая школа, 2008. – 192 с.
Тема 6. Гидравлический расчет трубопроводов.
Цель занятия: Методы расчета простых и сложных трубопроводов.
Указания к решению задач.
Расчет трубопроводов сводится к решению задач трех типов (стр. 25-28).
Простым называют такие трубопроводы, которые не содержат разветвлений. Трубопровод, содержащий как последовательные, так и параллельные соединения труб или разветвлений, называют сложным.
Если трубопровод
состоит из
последовательно соединенных участков,
справедливы равенства
.
При параллельном соединении трубопроводов ( – количество разветвлений)
.
На приведенных равенствах основывается способ построения характеристик сложных трубопроводов, состоящих из последовательных и параллельных соединений простых трубопроводов.
Контрольные вопросы.
1
.
Какие трубопроводы считаются гидравлически
короткими? 2. Дайте определение
гидравлически длинных трубопроводов.
3. В чем заключаются различия расчета
гидравлически коротких и гидравлически
длинных трубопроводов? 4. Назовите
основные типы задач при расчете
трубопроводов? 5. Приведите порядок
решения задачи по определению расхода
жидкости, протекающей через трубопровод.
6. Напишите зависимость для определения
расхода жидкости при турбулентном
режиме. 7. Что такое расходная характеристика?
Какова ее размерность? 8. На схеме
представлены последовательное и
параллельное соединение трубопроводов
и характеристики их участков. Постройте
суммарные характеристики трубопроводов.
9. Объясните принцип графического метода
решения задачи по определению диаметра
трубопровода. 10. Есть ли различия между
характеристиками трубопровода,
построенными для ламинарного и
турбулентного режимов движения? 11. Дайте
определение сифонного трубопровода.
12. Особенности расчета сифонного
трубопровода.
13. Решите задачи.
1. Жидкость под
напором
движется по трубопроводу с гладкими
стенками. Диаметр трубопровода
,
его длина –
.
На трубопроводе имеется три колена
и кран
.
Вязкость жидкости
.
Определить расход.
Указание. Примите предварительно
и найдите среднюю скорость жидкости в
трубопроводе с последующим ее уточнением.
2. Определить расход
воды через стальную трубу (
)
диаметром
,
общей длиной
,
работающую под напором
.
Как изменится этот
расход при замене трубы другой, имеющей
диаметр
?
На какую величину нужно уменьшить напор , чтобы расходы в обеих трубах были одинаковыми? Задачу решить графическим методом.
3. Из открытого
резервуара по трубе постоянного сечения
диаметром
и длиной
вытекает вода в количестве
.
Коэффициент гидравлического сопротивления
принять равным
.
Определить напор
.
Литература:
Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу /под редакцией Б.Б. Некрасова/ – М.: Высшая школа, 1989. - 192 с. – стр. 68 – 82;…
Метревелли В.Н. Сборник задач по курсу гидравлика с решениями. – М.: Высшая школа, 2008. – 192 с.