Вопросы для самоконтроля.
1. Какие уравнения применяют при расчете напорных трубопроводов? 2. Какие трубопроводы называют короткими, а какие длинными? В чем заключаются особенности расчета таких трубопроводов? 3. Назовите основные задачи, встречающиеся при расчете трубопровода. Изложите методику решения типовых задач при расчете простого трубопровода. 4. Что называют располагаемым напором? 5. В чем заключается особенность графоаналитического метода расчета трубопровода? 6. Последовательное и параллельное соединения трубопроводов, особенности их расчета. 7. Сифонный трубопровод. Особенности расчета сифонного трубопровода.
Рекомендуемая литература:
Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы /Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др./ – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.– стр. 118 – 136;
Шлипченко З.С. Насосы, компрессоры и вентиляторы. – Киев: Техника, 1976. – 368 с. – стр. 105 – 127;
Вильнер Я.М., Ковалев Я.Г., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. – Минск: Высшая школа, 1976. – 416 с. – стр. 122 – 146.
Лекция 9. Неустановившееся движение. Формула Жуковского.
План лекции.
1. Уравнение неустановившегося движения для потока жидкости в круглой трубе. Явление гидравлического удара.
2. Формула Жуковского Н.Е. для прямого удара. Понятие о непрямом ударе.
3. Способы локализации гидравлического удара. Практическое использование гидравлического удара в технике.
П
ри
неустановившемся движении несжимаемой
жидкости, инерционные потери напора
,
которые появляются при воздействии
инерционных сил, действующих на движущуюся
массу жидкости, учитываются дополнительным
слагаемым, входящим в уравнение Бернулли.
Такое движение наблюдается при работе
поршневого насоса, особенности конструкции
которого приводят к появлению значительных
инерционных сил, в случае истечения
жидкости при переменном напоре, при
внезапном открытии запорного устройства.
При наличии в потоке значительных ускорений, в расчетах гидравлических систем, необходимо учитывать малую сжимаемость жидкости, так как волновой характер распространения ударного давления в трубопроводе приводит к явлению гидравлического удара.
Гидравлическим ударом называется внезапное повышение или понижение давления в напорном трубопроводе, вызванное мгновенным изменением скорости движения жидкости в течение короткого промежутка времени. Явление гидравлического удара было теоретически обосновано и экспериментально изучено Н.Е. Жуковским, который показал, что его физическая и математическая интерпретация возможна только при учете упругости жидкости и стенок трубы.
Величину ударного повышения давления определяют по формуле Жуковского
Если
в представленной зависимости принять,
что
(не упругая стенка), тогда
,
или
.
Следовательно,
скорость
распространения волны гидравлического
удара равна скорости звука в среде,
имеющей плотность
и модуль упругости жидкости
.
В зависимости от времени закрытия запорного устройства различают прямой удар, когда время закрытия затвора меньше фазы гидравлического удара, и непрямой удар, при котором время закрытия затвора больше фазы гидравлического удара.
Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:
1 Уравнение неустановившегося движения;
2 Механизм возникновения гидравлического удара;
3 Величина ударного повышения давления;
4 Формула Жуковского;
5 Способы локализации гидравлического удара.