Гидравлический расчет сифонного трубопровода.

Сифон — это простой самотечный трубопровод, одна часть которого расположена выше свободной поверхности питающей его жидкости, а другая ниже.

Жидкость движется в сифоне за счет разности уровней Н. Заме­тим, чтобы началось движение по сифону, необходимо весь его объем заполнить жидкостью. Учтем, что для свободных поверхностей 0-0 и 2-2и суммарное сопротивление склады­вается из потерь на трение по дли­не и местных, и запишем уравне­ние Бернулли:

ИЛИ

где Н представляет потребный (располагаемый) напор.

Формула показывает, что расход жидкости через си­фон не зависит от высоты ее подъема . Однако при увеличе­ниидавление жидкостиснижается, вплоть до давления насыщенных паров, при котором в сечении 1-1 возникает кави­тация и расход уменьшается, вплоть до полного прекращения движения жидкости. Предельное значениерассчитыва­ется по уравнению Бернулли для участка 0-1.

Преобразуем уравнение к виду

Потребным напором для простого трубопровода назы­вается напорв начальном сечении, обеспечивающий за­данный расходQ жидкости в трубопроводе.

Введя обозначение перепишем в виде:

где иимеют разные значения в зависимости от режима тече­ния. Для ламинарного режима с учетом местных сопротивлений эквивалентными длинами имеем

,

а для турбулентного режима - .

Формула представляет собой уравнение кривой потреб­ного напора. Графические зависимости для ламинарного (а) и турбулентного (б) режимов приведены на рис. Величина, когда жидкость поднимается с меньшей высоты на боль­шую, ипри течении сверху вниз (при условии). Крутизна кривыхзависит от коэффициентаи возрастает с увеличением длины трубопровода, с уменьшением диаметра, а также с увеличением местных гидравлических сопротивлений.

Иногда вместо кривых потребного напора удобнее пользо­ваться характеристикой трубопровода, под которой понимают зависимость суммарных потерь напора (или давления) в трубо­проводе от расхода . Таким образом, характерис­тика трубопровода представляет собой кривую потребного на­пора, смещенную в начало координат.

Элементы теории свободных струй. Воздушные тепловые завесы.

Свободная струя- поток жидкости, не ограниченной твердыми стенками.

Свободные струи:

1)затопленная- если она распространяется в пространстве, занятом жидкостью( капельной или газообразной), однородной с данной ( например струя воды, выходящая из отверстия резервуара при истечении «под уровень», или струя воздуха, выходящая из отверстия замкнутого резервуара в атмосферу в условиях одной и той же плотности воздуха).

2)незатопленная –( например, струя воды при истечении из резервуара в атмосферу, когда эта струя находится в свободном полете).

В прошлом в связи с запросами водопроводной техники( уже в 18 веке при устройстве дворцовых фонтанов в Версале, Петергофе) исследовалась задача о высоте подъема свободной незатопленной струи h и дальности ее полета l в зависимости от угла наклона струи к горизонту в начальном ее сечении (рис.1), а в связи с запросами турбостроения- вопрос о динамическом воздействии струи на обтекаемые ею пластинки.

рис.1

Развитие современной техники потребовало более глубокого изучения этой области гидродинамики. В настоящее время теория свободных струй и методы их практического приложения составляют обширный раздел гидравлики.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что струя, выходящая из отверстия с насадком в условиях плавного очертания входа в насадок и при условии, что давление на выходе из него не превышает «критического» ( в случае истечения газа), постепенно расширяется в виде конуса и благодаря вязкости увлекает в движение окружающую ее жидкость. Вместе с тем между струей и жидкостью внешнего пространства происходит обмен масс, причем в процессе этого обмена струя захватывает все большую массу, так что в направлении движения струи ее масса несколько увеличивается.