3.1.2 Расход жидкости и принципы его измерения

3.1.2.1 Нормальным (живым) сечением называется сечение потока проведенное перпендикулярно у средней линии трубки тока (Рис 3.12).

Рис 3.12 Схема сечений трубки тока

3.1.2.2 Потоком жидкости называется направленное перемещение частиц массы жидкости в пространстве с определенными скоростями и в заданном направлении, состоя-щей из множества элементарных струек и ограниченой твердыми стенками трубопровода.

Поток характеризуется основніми параметрами:

• расходом жидкости – Q, м³/с;

• средней скоростью течения – V_сред.,м/c

3.1.2.2.1 Расход жидкости

Элементарным расходом жидкости элементарной струйки dQ называется прохожде-ние элементарного обьема dW через нормальное сечение элементраной струйки в единицу времени.

Рис 3.13 Схема течения в элементарной струйке

dQ = ,

где

dW = dS * dl – элементарный обьем струйки, м³/c;

dS – элементарная площадь нормального сечения струйки, м/с;

dl = V * dt – элементарный путь проходимый частичкой жидкости,м

Тогда элементарный обьем можно выразить:

dW = dS * V * dt ,

Подставив выражение элементарного обьема в формулу элементарного расхода, получим новое выражение:

dQ = = = V * dS, тогда

Q =

Для интегрирования необходимо знать закон распределения скорости по нормально-му сечению потока жидкости, тогда объемный расход потока жидкости будет равен:

Q = V_сред.* S , м³/с

Таким образом, объемным расходом жидкости называется физическая величина равная объемному количеству жидкости, протекающему через нормальное сечение потока за единицу времени:

Q = , м³/с

Для практических расчетов в гидравлике используется понятие средней скорости по-тока в нормальном сечении потока.

3.1.2.2.2 Средняя скорость потока

Средней скоростью потока называется такая условная скорость при которой расход жидкости будет равен реальному, определенному по значениям реальных скоростей эле-ментарных струек:

• При ламинарном течении – V = 0,5* V_макс.

Рис 3.14 Схема ламинарного режима течения

• При турбулентном течении - V = (0,7…0,8)* V_макс.

Рис 3.15 Схема турбулентного режима течения

3.1.2.2.3 Смоченый периметр и гидравлический радиус

3.1 Смоченый периметр – это поверхность по которой часть потока жид-кости в нормальном сечении соприкасается с твердой стенкой трубопровода.

Рис 3.16 Схемы смоченых периметров нормальных сечений потока

3.2 Гидравлический радиус – это такой эквивалентный радиус, который учитывает влияние формы и размеров нормального сечения на движение потока жидкости.

Rг =

где

S – площадь нормального сечения потока жидкости, м²;

П – смоченый периметр жидкости, м.

Рис 3.17 Схемы гидравлических радиусов нормальных сечений потока

3.1.3 Мощность потока жидкости

Мощностью потока жидкости называется физическая величина, равная количеству работы, выполненой за единицу времени:

N = , Вт, , ,

где

А = Р*l – работа, выполняемая потоком жидкости, Дж;

Р – сила давления жидкости, Н;

l– путь выполнения работы, м

Тогда формула работы имеет вид:

N = = P*V,

где

P = p * S – сила давления жидкости, Н;

р – давление жидкости, Н/м²

N = p*S*V = p*Q, Вт

Таким образом, из формулы следует, что мощность потока жидкости можно уве-личить двумя путями:

• либо увеличением давления, что приведет к необходимости увеличения толщи-ны стенок трубопровода;

• либо увеличением расхода жидкости, что приведет к необходимости увели-чения производительности насоса.