- •1.Основные свойства жидкостей и единицы их измерения.
- •3.Основные свойства гидростатического давления.
- •4.Основное дифференциальное уравнение гидростатики.
- •5.Уравнение поверхности уровня и свойства этой поверхности.
- •6.Основное уравнение гидростатики, его геометрическая и энергетическая интерпретации.
- •7.Абсолютное и избыточное давление, приборы измерения давления.
- •8.Эпюра распределения давления несмешивающихся жидкостей.
- •9.Сила давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности.
- •10.Закон Архимеда.
- •11.Уравнение распределения давления при равновесии газов в поле силы тяжести.
- •12.Практические приложения основного уравнения гидростатики.
- •13.Основные понятия кинематики жидкости и газа.
- •14.Средняя скорость потока жидкости, способ ее определения.
- •15.Уравнение неразрывности движения капельных и газообразных жидкостей.
- •16.Дифференциальные уравнения движения невязкой и вязкой жидкости.
- •17.Уравнение Бернулли для идеальной жидкости.
- •18.Геометрический и энергетический смысл членов уравнения Бернулли для потока вязкой жидкости.
- •20.Уравнение Бернулли для газов.
- •21.Уравнение Бернулли для неустановившегося движения.
- •22.Принцип работы дроссельных приборов и пневмометрических трубок.
- •23.Уравнение изменения количества движения, его практическое значение.
- •24.Методы определения скорости витания частиц.
- •26.Особенности ламинарного и турбулентного движения жидкости в трубах.
- •27.Физический смысл числа Рейнольдса и его практическое значение.
- •29.Потери напора на трение в круглой трубе при ламинарном режиме движения.
- •30.Способ определения начального участка ламинарного течения.
- •31.Расчет потерь напора на трение в трубах некруглого сечения.
- •32.Понятие о средней скорости при турбулентном режиме движения.
- •33.Влияние шероховатости труб на величину потерь напора на трение.
- •35.Касательное напряжение при турбулентном движении жидкости.
- •36.Основные группы местных потерь напора.
- •37.Факторы, влияющие на потери напора при резком изменении сечения напора потока.
- •38.Потери напора при постепенном изменении сечения потока (конфузор, диффузор).
- •40.Классификация трубопроводов при гидравлическом расчете.
- •41.Основные задачи гидравлического расчета простого трубопровода.
- •42,43.Расчеты длинных трубопроводов в квадратичной области сопротивления с использованием обобщенных гидравлических параметров.
- •44,45.Уравнение расчета длинных трубопроводов в неквадратичной области сопротивления.
- •46.Расчет трубопроводов при последовательном соединении длинных труб.
- •47.Уравнение расчеты сложных трубопроводов при параллельном соединении труб.
- •48.Особенности расчета коротких труб при их последовательном соединении.
- •49.Расчет газопроводов при низких перепадах давления.
- •50.Особенности гидравлического расчета газопроводов высокого давления.
- •51.Влияние срока эксплуатации труб на их гидравлическое сопротивление.
- •52.Гидравлический расчет трубопроводов при движении в них двухфазных жидкостей.
- •53.Факторы, влияющие на величину увеличения давления при прямом и непрямом гидравлическом ударе.
- •54.Классификация отверстий при гидравлическом расчете истечения.
- •55.Причина сжатия струи на выходе из малого отверстия.
- •58.Особенности гидравлического расчета истечения жидкости через большие отверстия.
- •59.Чем отличается насадок от трубопровода.
- •60.Причины изменения расхода и скорости при истечении жидкости через насадки по сравнению с истечением через отверстие.
- •61.Типы насадок, их применение.
- •62.Схема свободной затопленной струи, ее расчет.
- •63.Основные режимы разрушения незатопленной струи.
- •64.Метод определения границ между режимами распада струи жидкости.
- •65.От чего зависит сила давления струи жидкости на твердые поверхности.
- •66.Факторы, определяющие сопротивление тел, находящихся в потоке.
- •67.От чего зависит сопротивление трения при обтекании плоской пластины.
- •68.Влияние режима движения жидкости в пограничном слое на величину коэффициента сопротивления трения.
- •69.Условие образования вихревого течения. Отрыв пограничного слоя.
- •70.Характер распределения давления при обтекании тела потоком жидкости или газа.
- •71.Факторы, определяющие величину силы сопротивления давления.
- •72.Суммарное сопротивление при обтекании твердого тела.
- •73.Что такое скорость витания и гидравлическая крупность.
- •74.Чем обусловлена необходимость использования методов теории подобия?
- •75.Какие явления называются подобными?
- •76.Условия подобия гидравлических явлений.
- •77.Критерии подобия, их свойства и метод получения.
- •78.Формулировка основных теорем подобия.
- •79.Физический смысл основных критериев подобия.
- •1.Критерий Фруда.
- •4. Критерий гомохронности или критерий Струхаля.
52.Гидравлический расчет трубопроводов при движении в них двухфазных жидкостей.
Расчет трубопроводов при движении в них двухфазных жидкостей
(взвесенесущие потоки - пневмотранспорт и гидротранспорт, газожидкостные потоки) обладает специфическими особенностями. К взвесенесущим потокам относятся гидросмеси (смесь размельченных материалов с водой) и аэросмеси (смесь размельченных материалов с воздухом). Если твердый компонент подвергнут очень тонкому измельчению (d< 0,001 мм), то смеси являются структурированными, т.е. относятся к числу неньютоновских (аномальных) жидкостей. К одним из важнейших характеристик двухфазных потоков относятся расходная концентрация X и объемная концентрация β, т.е.
отношение весового или объемного расхода дискретного компонента к весовому или объемному расходу смеси:
где G2, G1 и G – весовые расходы дискретной фазы, непрерывной фазы и смеси соответственно
W2, W 1 и W – объемные расходы дискретной, непрерывной фазы и смеси соответственно.
Формула, связывающая объемную и расходную концентрацию двухфазного потока, имеет вид:
Особенности взвесенесущих потоков в значительной степени определяются характером обтекания твердых частиц потоком жидкости или газа. Расчетная скорость потока жидкости (газа), при движении твердых частиц в вертикальных трубах для надежного перемещения материала, должна быть больше скорости витания частиц. В системах пневматичекого транспорта, в зависимости от весовой концентрации, расчетная скорость воздуха обычно превышает скорость витания и, частиц в 1,5-2 раза.
Более сложный характер имеет движение твердых частиц в горизонтальной трубе. Для эффективного транспортирования взвешенных веществ необходимо, чтобы скорость потока превышала так называемую критическую скорость υкр, т.е. минимальную скорость потока, при которой твердые частицы движутся в жидкости (газе) без осаждения. При скоростях, меньших критической, начинается осаждение твердого материала. Критическая скорость зависит от скорости витания, количества транспортируемого материала, его плотности и концентрации. Для пневмотранспорта она может быть найдена по эмпирическим формулам, например, по формуле:
Потери давления во взвесенесущем потоке можно найти по формуле Дарси – Вейсбаха:
Коэффициент гидравлического трения λвзв при движении взвесенесущего потока, как правило, превосходит коэффициент гидравлического трения для чистой (однофазной) жидкости, так как перемещение материала и подъем его на вертикальных участках вызывает дополнительные потери.
53.Факторы, влияющие на величину увеличения давления при прямом и непрямом гидравлическом ударе.
Под гидравлическим ударом понимают резкое повышение (или понижение) давления жидкости в трубопроводе, вызванное внезапным изменением скорости течения. Явление гидравлического удара свойственно только капельным жидкостям, которые обладают малой деформацией сжатия. В газах резкое изменение скорости также вызывает изменение давления, однако вследствие значительной сжимаемости и отличия молекулярной структуры газа явление носит другой характер.
Гидравлический удар в водопроводных линиях возникает при быстром закрытии (или открытии) запорных приспособлений, например, крана, обратного клапана, при выключении электродвигателя насоса. Его легко обнаружить непосредственно по глухому звуку и сотрясению трубы. Повышение давления при гидравлическом ударе иногда приводит даже к разрыву стенок трубопровода. Физически явление объясняется инерционными усилиями массы жидкости в трубе при резком изменении скорости во времени.
Пусть в резервуаре напор воды будет постоянным независимо от изменения скорости течения в трубе. При полностью открытом кране в трубопроводе устанавливается скорость υ. Закроем быстро кран. Тогда течение воды в трубе прекратится, и самопишущий с малой инерцией манометр зарегистрирует в данной точке сечения трубы скачок давления, который затухает с течением времени в виде некоторого колебательного процесса. Гидравлический удар - это явление, быстро протекающее во времени, и относится к категории неустановившегося движения, для изучения которого обычное уравнение Бернулли неприменимо.
Обозначим скорость распространения перехода от движения к покою, т.е. волны повышения давления (ударной волны), возникающей в момент закрытия крана в конце трубы, через с. За элементарный промежуток времени dt повышение давления распространится на длину cdt. Повышение давления легко можно рассчитать по закону сохранения количества движения применительно к объему жидкости, заключенной между произвольными сечениями. Количество движения в этом объеме до прохождения волны повышения давления равно ρcdtωυ, где ρcdtω - масса жидкости в объеме, а υ - скорость установившегося течения в трубе до закрытия крана. После прохождения ударной волны импульс силы будет ΔРdtω.
Т.о.:
о тсюда:
Формула позволяет определить повышение давления в трубопроводе при мгновенном закрытии запорного приспособления, если известна скорость распространения гидравлического удара с.
Скорость распространения ударной волны:
С0 – скорость распространения звука в ж.
Отношение Еж/Етр существенно зависит от упругих свойств материала водопроводных труб, а это соответственным образом отражается на величине с.
Мы рассмотрели так называемый прямой гидравлический удар, когда время закрытия крана t3 меньше времени, в течение которого ударная волна, возникшая у крана, достигнет напорного резервуара, отразится от него и вернется назад; это время t ф = 2l/c , l где - длина трубопровода, называемая фазой удара. Следовательно, для прямого удара
t3<tф.
Если время закрытия запорного приспособления больше фазы удара, т.е. t3>tф, возникает непрямой гидравлический удар, сила которого меньше прямого. Повышение давления при непрямом гидравлическом ударе может быть оценено приближенно, если считать, что его сила уменьшается пропорционально увеличению времени закрытия запорного органа Т по сравнению с фазой удара t ф = 2l/c, т.е.
Подставив в последнее соотношение вместо с его выражение из уравнения
скорости распространения ударной волны, приходим к выводу, что эффект гидравлического удара зависит от упругих свойств жидкости и материала, относительной толщины стенок, длины трубопровода, времени закрытия запорного органа и скорости установившегося течения до гидравлического удара.