Практична робота №1.

Тема: Вивчення основних характеристик потоку рідини та режимів руху рідини.

Розв’язування прикладів та задач.

Порядок виконання.

1.Вивчення основних характеристик потоку рідини.

Основні характеристики потоку рідини.

Гідродинаміка розглядає закони руху рідин та газів. Найбільш важлива задача гідродинаміки – визначення опорів, які виникають при русі рідин і газів по трубах і каналах різного перерізу в хімічній апаратурі, визначення швидкості і витрат рідини та затрат енергії на здійснення того чи іншого гідромеханічного процесу.

Рухомою силою при протіканні рідини являється різниця тисків, яка створюється за допомогою насосів і компресорів або внаслідок різниці рівнів або густини рідини.

Встановлений і невстановлений рух.

Встановленим, або стаціонарним, рухом рідини називається такий рух, при якому швидкості частин потоку, а також всі інші, які впливають на його рух фактори (густина, температура, тиск), не змінюються в часі.Залишається постійним в часі і витрата рідини в кожному перерізі потоку. Прикладом такого руху є проходження рідини в трубі під дією постійного тиску, проходження рідини із ємностей при постійному напорі.

рух рідини, при якому її швидкість та інші фактори змінюються в часі, називається невстановленим. Невстановлений рух - витікання рідини із отвору при змінному її рівні в резервуарі (наприклад віскозиметрі), рух рідини в смоктуючій трубі поршневого насосу, течія води в річці в повінь. Невстановлений рух характерний для періодичних процесів або виникає короткочасно при запуску, зупинці і зміні режиму роботи апаратів безперервної дії.

Живий переріз та змочений периметр.

площа перерізу потоку рідини, проведеного перпендикулярно до напрямку руху, називається поперечним або живим перерізом потоку. Лінія, по якій живий переріз потоку дотикається із стінками каналу (труби), називається змоченим периметром. Якщо, наприклад, рідина тече по трубі і заповнює весь її поперечний переріз, то живий переріз потоку і змочений периметр рівні площі поперечного перерізу труби і її периметру відповідно. Як правило це спостерігається при напірному русі, тобто під дією перепаду тиску, який створюється насосом або напірним баком.

Гідравлічний радіус і еквівалентний діаметр.

Цими поняттями користуються при русі рідини в трубах або каналах некруглого перерізу. під гідравлічним радіусом 𝑟г розуміють відношення живого перерізу потоку 𝑆 до змоченого периметру П тобто,

𝑟г = 𝑆/П, (1)

Збільшений в четверо гідравлічний радіус називається еквівалентним діаметром : = 4 𝑟г = 4 𝑆/П, (2)

Швидкість і витрати рідини.

Кількість рідини, яка проходить через живий переріз за одиницю часу, називається витратами рідини. Розрізняють об’ємні витрати 𝑄, м³/с, м³/год, і масові 𝑀, кг/с, кг/год. Масові і об’ємні витрати зв’язані співвідношенням

𝑀= ρ 𝑄.

Для характеристики насосів, компресорів та інших машин використовується таке поняття як продуктивність.

В різних точках живого перерізу швидкість частин рідини неоднакова: біля осі труби швидкість максимальна, а по мірі приближення до стінок зменшується. Зважаючи на те, що в багатьох випадках закон розподілення швидкостей в поперечному перерізі потоку невідомий і його тяжко врахувати, в розрахунках використовують не істинні швидкості, а фіктивну середню швидкість.

Середня лінійна швидкість потоку ω, м/с, виражається відношенням об’ємної витрати рідини 𝑄, м³/с, до площі живого перерізу 𝑆,м², потоку, тобто

ω = 𝑄/𝑆 (3)

Звідси об’ємні витрати

𝑄 = ω 𝑆 (4)

Масові витрати 𝑀, кг/с,

𝑀 = ρ 𝑄 = ρ ω 𝑆 (5)

Рівняння (4), (5) носять назву рівнянь витрат. Середня швидкість потоку, яка входить в це рівняння, може бути виміряна спеціальними приладами або визначена рорахунковим шляхом.