- •27. Графический способ вычисления силы давления жидкости и точки ее приложения.
- •28. Закон Архимеда и его приложения.
- •29. Уравнение постоянства расхода и условия его применения.
- •30. Основные понятия о движении жидкости. Виды движения жидкости.
- •31. Геометрические и кинематические параметры потока.
- •32. Динамические и энергетические параметры потока.
- •33. Гидравлические параметры потока в сечении.
- •34. Основные параметры потока.
- •35. Основное свойство плавно изменяющихся потоков.
- •36. Понятие об установившемся движении жидкости.
- •Уравнение Бернулли для идеальной жидкости
- •Уравнение Бернулли для реальной жидкости
- •40. Уравнение Бернулли, смысл его членов.
- •41. Практическое использование уравнение Бернулли (трубка Пито)
- •42. Понятие о гидравлическом и пьезометрических уклонах.
- •46. Виды потерь энергии.
- •47.Зависимость для определения потерь напора по длине и на местные сопротивления. Практическое применение.
- •48. Гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые трубы.
- •49. Коэффициент гидравлического трения и основные зависимости для его определения.
- •50. Потери энергии по длине. Основные расчетные зависимости
- •51. Местные потери энергии. Расчетные формулы.
- •52. Принцип расчета гидравлически короткого и длинного трубопроводов
46. Виды потерь энергии.
Потери удельной энергии в потоке жидкости, безусловно, связаны с вязкостью жидкости, но сама вязкость - не единственный фактор, определяющий потери напора. Но можно утверждать, что величина потерь напора почти всегда пропорциональны квадрату средней скорости движения жидкости. Эту гипотезу подтверждают результаты большинства опытных работ и специально поставленных экспериментов. По этой причине потери напора принято исчислять в долях от скоростного напора (удельной кинетической энергии потока). Тогда:
Потери напора принято подразделять на две категории:
потери напора, распределённые вдоль всего канала, по которому перемещается жидкость (трубопровод, канал, русло реки и др.), эти потери пропорциональны длине канала и называются потерями напора по длинесосредоточенные потери напора: потери напора на локальной длине потока (достаточно малой по сравнению с протяжённостью всего потока). Этот вид потерь во многом зависит от особенностей преобразования параметров потока (скоростей, формы линий тока и др.). Как правило, видов таких потерь довольно много и их расположение по длине потока зачастую далеко не закономерно. Такие потери напора называют местными потерями или потерями напора на местных гидравлических сопротивлениях. Это вид потерь напора также принято исчислять в долях от скоростного напораТогда полные потери напора можно представить собой как сумму всех видов потерь напора:
Оценка величины местных потерь напора практически всегда базируются на результатах экспериментов, по результатам таких экспериментов определяются величины коэффициентов потерь. Для вычисления потерь напора по длине имеются более или менее надёжные теоретические предпосылки, позволяющие вычислять потери с помощью привычных формул.
47.Зависимость для определения потерь напора по длине и на местные сопротивления. Практическое применение.
-
48. Гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые трубы.
Потери напора по длине потока могут весьма существенно зависеть от характеристик шероховатости стенок трубы, в которых происходит движение. Поверхность стенок, ограничивающих поток, всегда отличается от идеально гладкой поверхности наличием выступов и неровностей. Величина и форма этих выступов зависят от материала стенки, от его обработки, условий эксплуатации, в процессе которой возможна коррозия, могут выпасть и осесть на стенках твердые частицы наносов и т.п. В дальнейшем мы не будем детально изучать различные виды шероховатости, а будем представлять стенки труб покрытыми однородными бугорками со средней абсолютной высотой выступа шероховатости, обозначаемой Δ.
В зависимости от того, как относятся размеры выступов шероховатости и толщина ламинарной пленки, все трубы могут быть при турбулентном режиме движения подразделены на три вида.
Если высота выступов шероховатости Δ меньше, чем толщина ламинарной пленки (Δ <δ), то в этом случае шероховатость стенок не влияет на характер движения и соответственно потери напора не зависят от шероховатости, а стенки называются гидравлически гладкими.
Когда высота выступов шероховатости превышает толщину ламинарной пленки (Δ <δ), то потери напора зависят от шероховатости, и такие трубы называются гидравлически шероховатыми. В третьем случае, являющемся промежуточным между двумя вышеуказанными, абсолютная высота выступов шероховатости примерно равна толщине ламинарной пленки. В этом случае трубы относятся к переходной области сопротивления. Толщина ламинарной пленки определяется по формуле:
(1.87)
Итак, различают стенки (трубы, русла) гидравлически гладкие и шероховатые. Такое разделение является условным, поскольку, как следует из формулы (1.87), толщина ламинарной пленки обратно пропорциональна числу Рейнольдса (или средней скорости). Таким образом, при движении вдоль одной и той же поверхности с неизменной высотой выступа шероховатости в зависимости от средней скорости (числа Рейнольдса) толщина ламинарной пленки может изменяться. При увеличении числа Рейнольдса толщина ламинарной пленки δ уменьшается и стенка, бывшая гидравлически гладкой, может стать шероховатой, так как высота выступов шероховатости окажется больше толщины ламинарной пленки и шероховатость станет влиять на характер движения и, следовательно, на потери напора.
Для последующих практических расчетов можно принимать ориентировочные значения высоты выступа шероховатости для труб: трубы новые стальные и чугунные - Δ ≈ 0,45 - 0,50 мм, трубы, бывшие в эксплуатации (так называемые «нормальные»), Δ ≈ 1,35 мм.
Таким образом, зная высоту выступа шероховатости и определив толщину ламинарной пленки, можно, сравнив их размеры, определить, гидравлически гладкой или гидравлически шероховатой будет стенка, ограничивающая поток в трубе.