10. Чем обусловлены местные сопротивление в трубах. 4 группы
Все гидравлические потери энергии делятся на два типа: потери на трение по длине трубопроводов (рассмотрены в п.4.3 и 4.4) и местные потери, вызванные такими элементами трубопроводов, в которых вследствие изменения размеров или конфигурации русла происходит изменение скорости потока, отрыв потока от стенок русла и возникновение вихреобразования.
Простейшие местные гидравлические сопротивления можно разделить на расширения, сужения и повороты русла, каждое из которых может быть внезапным или постепенным. Более сложные случаи местного сопротивления представляют собой соединения или комбинации перечисленных простейших сопротивлений.
Вейсбах предложил местные потери напора определять по формуле:
h-потеря напора здесь она измеряется в метрах. ζ-Это коэффициент сопротивления V-скорость потока жидкости. Измеряется [Метр/секунда]. g-ускорение свободного падения равен 9,81 м/с2
В
общем виде коэффициент ζ, можно представить
в следующем виде:
В — безразмерный коэффициент, зависящий от вида местного сопротивления при ламинарной и переходной области сопротивления; Re — число Рейнольдса; ζкв — коэффициент местных сопротивлений для квадратичной области, т.е. не зависящий от Re.
11. Понятие живого сечения потока жидкости.
Живым сечением называется поверхность в пределах потока, проведенная перпендикулярно к линиям тока (элементарным струйкам) ( Линия тока (применяется при неустановившемся движении) это кривая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени направлены по касательной).
В общем случае эта поверхность криволинейная (на рис. 14 поверхность ABC). Однако в большинстве случаев практической гидравлики поток жидкости можно представить параллельно-струйным или с очень малым углом расхождения струек, а за живое сечение принять плоское поперечное сечение потока (на рис. 14 плоскость АС). Площадь живого сечения обозначается буквой s.
12. Понятие скорость. Формула расчета скорости через живое сечение трубы
Средняя скорость потока υ - скорость движения жидкости, определяющаяся отношением расхода жидкостиQ к площади живого сечения ω
Поскольку скорость движения различных частиц жидкости отличается друг от друга, поэтому скорость движения и усредняется. В круглой трубе, например, скорость на оси трубы максимальна, тогда как у стенок трубы она равна нулю.
13.Понятие расход. Закон сохранения масс. Формула расчёта расхода через живое сечение трубы.
Расход потока жидкости (расход жидкости) – количество жидкости, протекающей в единицу времени через живое сечение потока.
Различают объёмный, массовый и весовой расходы жидкости.
Объёмный расход жидкости это объём жидкости, протекающей в единицу времени через живое сечение потока. Объёмный расход жидкости измеряется обычно в м3/с, дм3/с или л/с. Он вычисляется по формуле
,
где Q - объёмный расход жидкости,
V - объём жидкости, протекающий через живое сечение потока,
t – время течения жидкости.
Массовый расход жидкости это масса жидкости, протекающей в единицу времени через живое сечение потока. Массовый расход измеряется обычно в кг/с, г/с или т/с и определяется по формуле
где QM - массовый расход жидкости,
M -масса жидкости, протекающий через живое сечение потока,
t – время течения жидкости.
Весовой расход жидкости это вес жидкости, протекающей в единицу времени через живое сечение потока. Весовой расход измеряется обычно в Н/с, КН/с. Формула для его определения выглядит так:
где QG - весовой расход жидкости,
G - вес жидкости, протекающий через живое сечение потока,
t – время течения жидкости.
Уравнение неразрывности потока отражает закон сохранения массы: количество втекающей жидкости равно количеству вытекающей. Например, на рис. 10 расходы во входном и выходном сечениях напорной трубы равны:
q1 = q2.
С учётом, что q = Vw, получим уравнение неразрывности потока:
V1 w1 = V2 w2 . (17)
Если отсюда выразим скорость для выходного сечения
V2 = V1 w1 /w2 , (18)
то легко заметить, что она увеличивается обратно пропорционально площади живого сечения потока. Такая обратная зависимость между скоростью и площадью является важным следствием уравнения неразрывности и применяется в технике, например, при тушении пожара для получения сильной и дальнобойной струи воды.