Затраты давления на подъем жидкости

р_под = gh_под.

- разность давлений в пространстве нажатия и всасывания.

Контрольные вопросы

1. Составить последовательность гидродинамического расчета системы охлаждения реактора, имеющей своими элементами змеевик размерами d и D и местные сопротивления типа внезапных сужений и расширений диаметром d₁ и d₂.

2. Оценить потери давления для потока воды со скоростью 1 м/с по трубе, имеющей первоначальный диаметр 10^-2 м, переходящий в диаметр 210^-2 м.

Задача 5.2.1. Рассчитать гидравлическое сопротивление в системе охлаждения реактора, если напор P_д = 0,510⁵ Па, диаметр спирального канала D = 300 мм, число витков n = 15, диаметр подводной и сточной трубы d₁ = 30 мм, диаметр канала d₃ = 10 мм, диаметр переходников d₂ = 15 мм, длина переходников от подводной трубы l₂ = 1 м, длина подводной трубы l₁ = 0,5 м, длина переходника до сточной трубы l₃ = 2 м, высота системы h = 1,5 м. Расход воды 0,5 л/с = = 0,510^3 м³/c = G.

Ответ: P_полн = 2110⁵.

Указания к решению: гидравлическое сопротивление системы будет складываться из скоростного напора, потерь на трение в прямом канале, местных сопротивлений и потерь на подъем жидкости:

P_полн = P_ск + P_тр + P_мс + P_{подъема}.

Рассчитать скоростной напор:

.

Рассчитать потери на трение в прямом канале:

.

Разбить систему охлаждения на участки и рассчитать каждый по отдельности:

;

;

.

Из расчета видно, что режим течения турбулентный. Из справочника выбрать вязкость хладагента (в данном случае хладагентом является вода, ее вязкость _воды = 0,2  10^–6 м²/с). Так как режим турбулентный, то

.

Рассчитать участок спирального канала:

.

После расчета спирального канала можно преступить к расчету местных сопротивлений:

,

где  выбирается из таблиц пособия.

Для расчета P_мс необходимо выбрать скорость в самом узком сечении, по которому рассчитывается число Рейнольдса:

.

Затем следует рассчитать число Рейнольдса через скорость и диаметр:

.

Дальше производится расчет отношения сечений, выбирается значение . Выполнение еще нескольких шагов дает искомый результат.

§ 5.7. Особенности газодинамики при пониженнoм давлении и в вакууме

Уравнение газового состояния , где n - число молекул в единице объема, 1/м³; k = 1,3810^-23 - постоянная Больцмана, Дж/к; р - абсолютное давление, Па; Т - температура, K.

Число Лошмита N_L - число молекул в единице объема при нормальных условиях (т.е. 273 К, 760 мм рт.ст.) равно 2,6810^-25 м³ = N_L.

При малых абсолютных давлениях (или малых размерах тел) явление переноса можно объяснить лишь с позиции молекулярно-кинетической теории газов. При этом существенное значение приобретает величина длины свободного пробега молекул [м]:

,

где - средняя скорость молекул газа, м/с; - количество столкновений в единицу времени, частота столкновений; d_м - диаметр молекулы, м.

Из молекулярно-кинетической теории газов вязкость газа  определяется как

.

При глубоком разрежении, когда , (размер тела, процесс), газ нельзя рассматривать как вязкую сплошную среду (среду, характеризуемую вязкостью ). В этом случае теряет смысл понятие пограничного слоя.