- •Гидравлика
- •Введение
- •1.2. XVII — начало XVIII века
- •1.3. Середина и конец XVIII века
- •1.4. Гидравлическая школа Франции
- •1.6. Зарождение и развитие гидравлики в России
- •2. Физические свойства жидкости
- •2.1. Предмет «Гидравлика». Основные понятия. Модели жидкой среды
- •2.2. Плотность
- •2.3. Удельный вес
- •2.4. Вязкость
- •2.5. Адсорбция и кавитация
- •Гидростатика
- •3. Гидростатическое давление
- •3.1 Силы, действующие в жидкости
- •3.2 Гидростатическое давление и его свойства
- •3.3. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Эйлера)
- •4.2. Свободная поверхность покоящейся тяжелой жидкости (при абсолютном покое)
- •4.3. Свободная поверхность при равноускоренном прямолинейном движении жидкости в сосуде (при относительном покое)
- •4.4. Свободная поверхность жидкости, равномерно вращающейся (вместе с сосудом) относительно вертикальной оси
- •5. Основное уравнение гидростатики в простой форме
- •5.1. Закон Паскаля
- •5.2. Абсолютное и манометрическое давление
- •5.3. Пьезометрическая высота
- •5.4. Вакуумметрическая высота
- •6. Простейшие гидростатические машины
- •6.1. Гидравлический пресс
- •6.2. Мультипликатор
- •7. Приборы для измерения давления жидкости
- •7.1. Классификация приборов
- •1) По характеру измеряемой величины различают:
- •2) По принципу действия приборы различают:
- •7.2. Жидкостные приборы
- •7.2.1. Ртутный барометр
- •7.2.2. Пьезометр
- •7.2.4. Чашечный манометр
- •7.2.5. Вакуумметр
- •7.2.6. Дифференциальный манометр
- •7.2.7. Микроманометр
- •7.2.8. Преимущества и недостатки жидкостных приборов
- •7.3. Пружинные приборы
- •7.3.1. Манометр с одновитковой трубчатой пружиной
- •7.3.2. Вакуумметр с одновитковой трубчатой пружиной
- •7.3.3. Приборы с мембранной пружиной
- •7.3.4. Преимущества и недостатки пружинных приборов
- •7.4. Поршневые приборы. Грузопоршневой манометр
- •7.5. Электрические приборы
- •Гидродинамика
- •8. Основные понятия в гидродинамике
- •8.1. Задачи и методы гидродинамики
- •8.2. Виды движения жидкости
- •8.3 Понятие о струйчатом движении жидкости
- •8.4. Гидравлические элементы потока
- •8.5. Уравнение постоянства расхода (уравнение неразрывности)
- •9. Уравнение бернулли и его применение в гидравлических расчетах
- •9.1. Уравнение Бернулли
- •9.2. Потери напора
- •9.3. Применение уравнения Бернулли в технике
- •9.4. Расходомер Вентури
- •9.5. Измерительная шайба
- •9.6. Струйный насос (эжектор)
- •9.7. Трубка Пито
- •9.8. Потери напора при равномерном движении
- •10. Определение потерь напора
- •10.1. Режимы движения вязкой жидкости
- •10.2. Местные сопротивления и потери энергии в них
- •10.3. Внезапное расширение трубы
- •10.4. Постепенное расширение. Диффузоры
- •10.5. Внезапное сужение трубы
- •10.6. Постепенное сужение трубы
- •10.7. Поворот трубы
- •10.8. Другие местные сопротивления
- •10.9. Потери напора в гидравлических системах
- •11.2. Расчет простого трубопровода
- •11.3. Примеры расчета трубопроводов
- •Гидроприводы
- •12. Гидравлические машины
- •12.1. Классификация насосов
- •12.2. Основные рабочие параметры насосов
- •12.3. Центробежные насосы
- •12.4. Схема и принцип действия центробежного насоса
- •12.5. Допустимая высота всасывания. Явление кавитации
- •12.6. Шестеренчатые насосы
- •13. Гидроприводы и гидропередачи
- •13.1. Назначение, достоинства и недостатки гидропривода
- •13.2. Устройство и принцип действия гидропривода
- •13.3. Принцип расчета объемного гидропривода
- •13.4. Жидкости, применяемые в гидросистемах
- •14. Расчет насоса для водонапорной башни
- •14.1. Рабочая характеристика насоса
- •14.2. Изменение характеристики насоса при изменении частоты вращения рабочего колеса
- •14.3. Изменение характеристики насоса при обточке рабочего колеса по внешнему диаметру
- •14.4. Рабочая точка насоса
- •14.5. Совместная работа нескольких насосов на сеть
- •14.5.1. Параллельная работа насосов на сеть
- •14.5.2. Последовательная работа насосов на сеть
- •14.6. Регулирование подачи насосов
- •14.6.1. Регулирование подачи и напора дросселированием на нагнетании
- •14.6.2. Регулирование подачи дросселированием на всасывании
- •14.6.3. Регулирование подачи впуском воздуха
- •14.7. Маркировка центробежных насосов
- •14.8. Подбор центробежных насосов по каталогу
- •14.9. Исходные данные для расчета
- •14.10. Определение требуемого напора насоса Нтр
- •14.10.1. Расчетная формула определения Нтр
- •14.10.2. Определение диаметров всасывающего и нагнетательного трубопроводов насосной станции
- •14.10.3. Уточнение диаметра труб и скорости движения воды
- •14.10.4. Определение коэффициента гидравлического трения
- •14.10.5. Требуемый напор насоса Нтр
- •14.11. Выбор марки насоса по q и Нтр и построение рабочей характеристики насоса
- •14.12. Построение характеристики сети и нахождение рабочей точки совместной работы насоса и сети
- •14.13. Определение рабочих параметров насоса
- •Задача 3
- •Решение.
- •Задача 4
- •Решение.
- •Задача 5
- •Решение.
- •Задача 10
- •Решение.
- •Задача 11
- •Решение.
- •Задача 12
- •Решение.
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
- •Гидравлика
10.8. Другие местные сопротивления
К их числу следует отнести потери напора в тройниках, задвижках, кранах, клапанах и т.д. Во всех этих устройствах потери складываются из уже изученных элементов (сужение, расширение, поворот). Потери в различных запорных устройствах зависят от их степени открытия и конструкции. Для определения потерь в них следует проводить эксперимент.
10.9. Потери напора в гидравлических системах
При расчетах гидравлических систем, где имеется много различных сопротивлений, потери напора определяются арифметическим суммированием потерь на отдельных участках, однако это не всегда верно. Суммирование потерь напора можно производить только в том случае, если между сопротивлениями существуют прямолинейные, так называемые стабилизирующие участки длиной от 20d до 50d. Сумма потерь тогда будет равна:
,
где .
Если местные сопротивления расположены вблизи друг друга (случай, когда не имеется стабилизирующих участков), то они будут оказывать взаимное влияние и искажать действительную картину протекания жидкости, а также изменять величину потерь напора. Близко расположенные сопротивления в этом случае выделяют в отдельную группу, считая ее как самостоятельное сопротивление; коэффициент ε находят экспериментальным путем.
Резюме: В рассмотренной теме были изучены два режима движения жидкости, каждый из которых может быть охарактеризован при помощи критерия Рейнольса. Подвергнуты анализу участки трубопроводов в которых поток получает резкое изменение скорости или направление движения – местные сопротивления.
Вопросы для самоконтроля:
1. Назовите два режима движения жидкости и охарактеризуйте их.
2. Расскажите об экспериментальном способе наблюдения за двумя режимами течения жидкости.
3. Что такое местные сопротивления в трубопроводах? Приведите примеры.
4. Как можно определить коэффициенты местных сопротивлений для различных случаев?
5. Как подсчитываются суммарные местные сопротивления в длинном трубопроводе?
11. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ТРУБОПРОВОДА
11.1. Основные формулы и методы,
применяемые при расчете трубопроводов
Все трубопроводы разделяются на простые и сложные.
Простым трубопроводом называется трубопровод без разветвлений, а сложным – трубопровод, имеющий разветвления.
Исходным уравнением для расчета трубопроводов является уравнение Бернулли, по которому могут быть определены напор или разность напоров в начальном и конечных сечениях, скорость, расход и другие параметры.
Основными формулами для расчета путевых потерь напора являются: при ламинарном режиме – формула Пуазейля:
.
При турбулентном режиме – формула Дарси:
.
При расчете местных потерь применяется формула Вейсбаха:
.
Очень часто при расчете трубопроводов применяется графоаналитический метод, решающий поставленные задачи с помощью характеристик трубопроводов.
11.2. Расчет простого трубопровода
Пусть имеется простой трубопровод постоянного диаметра d, длиной l, расположенный произвольно в пространстве и имеющий местные сопротивления (рис. 11.1). Жидкость движется по трубопроводу за счет перепада давлений в начале и в конце трубопровода, который может быть создан работой насоса, давлением газа или разностью уровней жидкости в резервуарах.
Рис. 11.1. Простейший трубопровод
Выберем два сечения в начале и в конце трубопровода 1-1 и 2-2. Высота центров сечений над плоскостью сравнения 0-0, соответственно Z1 и Z2, давления в сечениях P1 и P2, средняя скорость V1 = V2 = V.
Запишем уравнение Бернулли для выбранных сечений:
,
отсюда:
,
где ∆Z = Z2 - Z1.
Пьезометрическая высота в начале трубопровода называется потребным напором Нпотр. Если эта величина задана, то она называется располагаемым напором Нрасп.
Из уравнения видно, что величина Нпотр. (или Нрасп.) складывается из геометрической высоты ∆Z, на которую должна подняться жидкость при движении по трубопроводу, пьезометрической высоты , характеризующей давление в конце γ трубопровода и суммы потерь ∑hrl. Величина - есть статический напор:
.
Тогда:
,
отсюда:
.
Разность напоров потребного (или располагаемого) вначале трубопровода и статического расходуется на преодоление сопротивлений. Это положение является основным при расчете простого трубопровода.
Потери напора определяются по формулам приведенным выше.
На практике при расчете простого трубопровода могут встречаться следующие задачи.