- •2 Гидродинамика ……………………………………………………......68
- •3 Истечение жидкости через отверстия и насадки………………………………………………………………………..............144
- •4 Гидравлические струи………………………………………………...166
- •6 Гидравлический расчет трубопроводов ………………………186
- •7 Равномерное движение потока в открытых руслах…..220
- •Заключение………………………………………………………………...261 Библиографический список……………………………………………………262 приложение а………………………………………………………………262
- •Определение гидравлики и ее краткая история
- •2 Основные определения и физические свойства жидкости
- •3 Вес, масса и плотность жидкости
- •Удельный вес (объёмный вес)
- •5 Сжимаемость жидкости
- •6 Температурное расширение жидкостей
- •Упомянутые процессы – частные случаи политропного процесса
- •7 Вязкость жидкости. Динамический и кинематический коэффициенты вязкости
- •Сила внутреннего трения в жидкости
- •8 Аномальные жидкости
- •9 Идеальная жидкость
- •Контрольные вопросы:
- •1 Гидростатика
- •1.1 Силы, действующие на жидкость
- •1.2 Гидростатическое давление и его свойства
- •1.3 Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (Уравнения л. Эйлера)
- •1.4 Поверхность уровня, поверхность равного давления, свободная поверхность
- •1.5 Основное уравнение гидростатики
- •1.6 Виды давлений
- •1.7 Пьезометрическая, вакуумметрическая высоты
- •1.8 Закон Паскаля
- •1.9 Относительный покой жидкости
- •1.9.1 Относительный покой жидкости, перемещаемой вместе с сосудом по вертикали вверх или вниз с ускорением
- •1.9.2 Сосуд с жидкостью движется горизонтально с ускорением а
- •1.9.3 Равновесие жидкости в цилиндрическом сосуде, вращающемся вокруг вертикальной оси, совпадающей с осью сосуда
- •1.10 Сила давления покоящейся жидкости на плоскую поверхность
- •1.11 Центр давления и определение его положения
- •1.12 Давление жидкости на плоскую горизонтальную поверхность. Гидростатический парадокс
- •1.13 Сила давления жидкости на криволинейные поверхности
- •1.14 Основные понятия о равновесии плавающего тела
- •1. 14. 1 Закон Архимеда. Плавучесть тела
- •1. 14. 2 Остойчивость
- •1. 14. 3 Равновесие плавающего тела частично погруженного в жидкость
- •Контрольные вопросы
- •2 Гидродинамика
- •2.1 Основное положение
- •2.2 Виды движения жидкости
- •2.3 Основные элементы потока
- •2.4 Уравнение неразрывности потока жидкости
- •2.5 Дифференциальное уравнения движения идеальной жидкости (уравнения Эйлера)
- •2.6 Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости
- •2.7 Вывод уравнения Бернулли из закона живых сил
- •На основании уравнения неразрывности потока
- •2.8 Геометрическая, энергетическая и механическая сущность уравнения Бернулли
- •2.9 Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости
- •2.10 Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости
- •2.11 Понятие о гидравлическом и пьезометрическом уклонах
- •2.12 Практическое использование уравнения Бернулли
- •2.12.1 Расходомер Вентури
- •2.12.2 Прибор для измерения скорости потока (трубка Пито)
- •2.13 Уравнения Навье-Стокса
- •2.14 Основное уравнение равномерного движения жидкости
- •2.15 Гидравлические сопротивления и потери напора при движении жидкости
- •2.15.1 Физическая природа гидравлических сопротивлений
- •2.15.2 Режимы движения и число Рейнольдса
- •2.16 Ламинарный режим движения жидкости
- •2.16.1 Распределение скорости по сечению трубы
- •2.16.2 Определение расхода и средней скорости течения жидкости в трубе
- •2.16.3 Потери напора при ламинарном режиме течения
- •Контрольные вопросы
- •2.17 Турбулентный режим движения жидкости и его закономерности
- •2.17.1 Структура турбулентного потока
- •Воспользуемся уравнением равномерного движения
- •Интегрируя дифференциальное уравнение (2.58), получают
- •2.17.2 Понятие о гидравлически гладкой и шероховатой поверхности
- •2.17.3 Экспериментальные исследования турбулентного режима движения
- •Контрольные вопросы
- •2.18. Местные гидравлические сопротивления
- •2.18.1 Внезапное расширение трубопровода
- •2.18.2 Внезапное сужение трубопровода
- •2.18.3 Потери в диффузоре
- •2.18.4 Постепенное сужение трубы
- •Потери на трение определяются аналогично диффузору:
- •3 Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •3.1 Истечения жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре
- •3.2 Экспериментальное определение коэффициента скорости
- •3.3 Истечение жидкости через затопленное отверстие
- •3.4 Опорожнение резервуаров
- •3.5 Физический смысл работа насадка
- •3.6 Внешний цилиндрический насадок
- •3.7 Внутренний цилиндрический насадок
- •3.8 Конически сходящийся насадок
- •3.9 Коноидальные насадки
- •3.10 Конически расходящийся насадок
- •3.11 Энергетическая характеристика насадков
- •4 Гидравлические струи
- •4.1 Незатопленные струи
- •4.2 Затопленные свободные струи
- •4.3 Воздействие струи на твердую преграду
- •4.4 Воздействие струи на криволинейную стенку
- •5 Истечение жидкости через водослив
- •5.1 Классификация водосливов
- •Водослив характеризуется шириной отверстия b, шириной порога s, высотой водосливной стенки со стороны верхнего рв и нижнего рн бьефов (рисунок 5.1).
- •6 Гидравлический расчет трубопроводов
- •6.1 Классификация трубопроводов
- •6.2 Гидравлический расчет коротких трубопроводов
- •6.2.1 Определение скорости и расхода при движении жидкости из трубопровода под уровень
- •6.2.2 Гидравлический расчет сифона
- •6.2.3 Гидравлический расчет всасывающей линии насоса
- •6.3 Расчет длинных простых трубопроводов
- •6.3.1 Гидравлический расчет длинного простого трубопровода
- •6.3.2 Практический расчет длинного простого трубопровода
- •6.4 Гидравлический расчет сложного трубопровода
- •6.4.1 Расчет сложного трубопровода из последовательно соединенных труб разного диаметра
- •6.4.2 Расчет сложного трубопровода с параллельным соединением труб разного диаметра и разными длинами
- •6.4.3 Гидравлический расчёт тупикового трубопровода
- •6.4.4 Гидравлический расчёт трубопровода с непрерывной раздачей расхода по его длине
- •6.5 Гидравлический удар
- •Контрольные вопросы
- •7 Равномерное движение потока в открытых руслах
- •7.1 Виды движений жидкости в открытых руслах
- •7.2 Типы русел
- •7.3 Поперечные профили каналов и их основные параметры
- •7.4 Уравнение равномерного движения потока в открытых руслах
- •7.5 Формулы для определения коэффициента Шези
- •7.6 Гидравлически наивыгоднейший поперечный профиль канала
- •7.7 Допустимые скорости движения воды в каналах
- •7.8 Основные задачи при расчёте каналов на равномерное движение воды
- •8. Моделирование гидравлических процессов
- •8.1 Методы моделирования
- •8.2 Виды подобия
- •8.3 Три теоремы подобия
- •8.4 Гидродинамически подобные потоки
- •8.5 Критерии гидродинамического подобия
- •8.6 Подобие потоков в случае преобладающего влияния сил тяжести
- •8.7 Подобие потоков в случае преобладающего влияния сил вязкости
- •8.8 Другие критерии подобия
- •Приложение а
- •Гидравлика, гидро- и пневмопривод
- •150405.65 И направлений 250400.62, 151002.62
- •660049, Красноярск, пр. Мира, 82.
3.6 Внешний цилиндрический насадок
Внешний цилиндрический насадок - насадок Вентури, представляет собой прямую цилиндрическую трубку длиной в 34 диаметра, приставленную к отверстию с внешней стороны стенки (рисунок 3.8). Опытами установлено, что для такого насадка==0.82.
Область разрежения в насадке Вентури распространяется от входного отверстия до выхода из насадка (рисунок 3.8, а). Величина разрежения зависит от напора. Найдем эту зависимость.
Рисунок 3.8
Наибольшее разрежение находится там, где расположено самое сжатое сечение струи. Считая, что в этом месте течение удовлетворяет условиям плавно изменяющегося движения, и беря за плоскость сравнения горизонтальную плоскость, проходящую по оси насадка, напишем уравнение Бернулли для сечения I-I, проходящего по свободной поверхности в резервуаре, и сеченияII-II, соответствующего сжатому сечению струи,
,
где z1=H,p1=pa,1=0 (так какS1»S),z2=0,p2=pс,,.
Полагая =1, получим
,
откуда разрежение в сжатом сечении струи
.
Но , поэтому
.
Так как т.с=0.06,=0.64, а для насадка Вентури=0.82, то
.
Как видно из полученного результата, разрежение зависит от напора. Но, как известно, максимальная величина разрежения равна теоретически 10.33 м вод. ст., поэтому наибольший допустимый напор м.
Если же напор окажется больше, то струя отстанет от стенок (рисунок 3.8, б) и весь эффект «подсасывания» пропадет. Однако следует заметить, что отставание струи от стенок наступит гораздо раньше, так как уже при давлении парообразования жидкость начинает кипеть и возникает явление кавитации, которое приводит к отставанию струи от стенок. Поэтому действительный допустимый напор, когда насадок работает еще без отрыва струи от стенок, гораздо меньше и равен 8-9 м вод. ст.
Внешний цилиндрический насадок применяется для увеличения пропускной способности отверстия. Расход при истечении через насадок Вентури на 32% больше расхода через отверстие в тонкой стенке, хотя скорость истечения меньше на 15%.
3.7 Внутренний цилиндрический насадок
Внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда) представляет собой патрубок, приставленный к отверстию с внутренней стороны резервуара (рисунок 3.9). Опытом установлено, что отрыв струи от стенок такого насадка при меньшем напоре, чем для насадка Вентури. При нормальных условиях работы, когда струя полностью заполняет все сечение, ==0.71, а коэффициент потерь=1.0. Такого типа насадки увеличивают расход по сравнению с отверстием в тонкой стенке на 15% и применяются при опорожнении резерауаров.
Рисунок 3.9
3.8 Конически сходящийся насадок
Конически сходящийся насадок представляет собой усеченный конус, сходящийся по направлению к выходному сечению (рисунок 3.10).
При входе в конически сужающийся насадок струя сужается, затем вновь расширяется, соприкасается со стенками и при выходе наружу вновь претерпевает некоторое сужение. Параметры ,,, характеризующие работу насадка являются функциями угла конусности. Зависимость,,отприведены в таблице 3.1.
Из приведенной таблицы видно, что наивыгоднейшим углом конусности насадка является угол =1324. При этом угле конусности принимаются=0.97=0.95.
Таблица 3.1
|
0 |
5 |
13 |
1324 |
14 |
20 |
30 |
40 |
45 |
|
1 |
1 |
0.983 |
0.982 |
0.98 |
0.95 |
0.92 |
0.89 |
0.87 |
|
0.82 |
0.92 |
0.961 |
0.963 |
0.965 |
0.97 |
0.975 |
0.98 |
0.983 |
|
0.82 |
0.92 |
0.945 |
0.946 |
0.943 |
0.92 |
0.89 |
0.87 |
0.86 |
Струя, выходящая из конически сходящегося насадка, обладает большой кинетической энергией и способностью на длительном расстоянии не распадаться на капли и сохранять свою форму.
Конически сходящиеся насадки применяются в соплах гидравлических турбин, в пожарных брандспойтах, гидромониторах, струйных аппаратах и т.д.