- •Введение.
- •Свойства жидкостей.
- •Гидростатика
- •Гидростатическое давление и его свойства.
- •Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения л. Эйлера)
- •Уравнение гидростатики
- •Закон Паскаля
- •Пьезометрическая высота
- •Удельная потенциальная энергия
- •Лекция 3 Приборы для измерения давления
- •Силы давления жидкости на поверхности
- •Вектор силы давления жидкости на криволинейную стенку
- •Определение толщины стенок труб, воспринимающих внутреннее давление жидкости и силы в колене трубы.
- •Закон Архимеда и плавание тел
- •Остойчивость тел
- •Лекция 4. Гидродинамика.
- •Основные гидродинамические понятия.
- •Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости (уравнения Эйлера)
- •Дифференциальные уравнения неразрывности движущейся жидкости
- •Уравнение неразрывности
- •Лекция 5. Уравнение установившегося движения элементарной струйки идеальной жидкости (уравнение д.Бернулли)
- •Механическая энергия потока жидкости
- •Уравнение Данила Бернулли для потока реальной жидкости.
- •Примеры практического применения уравнения д. Бернулли Трубы Вентури
- •Гидродинамическая трубка Пито.
- •4.5.3. Гидродинамическая трубка Пито - Прандтля.
- •4.5.4. Водоструйный насос (эжектор).
- •Карбюратор.
- •Лекция 6. Гидравлические сопротивления и потери напора.
- •Режимы движения жидкости.
- •Силы трения и закон распределения скоростей при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.
Карбюратор.
Карбюратором называется устройство, предназначенное для приготовления горючей смеси топлива в двигателях внутреннего сгорания путем подсоса топлива и перемешивания его с воздухом.
Схема простейшего карбюратора приведена на рис. 30. Основными элементами такого карбюратора являются: воздушный канал 1 с диффузором 9, смесительной камерой 8 и дроссельной заслонкой 7; поплавковая камера 2 с поплавком 4 и игольчатым клапаном 3; топливоподводящий трубопровод 6 с жиклером 5 и распылителем 10.
Поплавковая камера с поплавком и игольчатым клапаном обеспечивает постоянный уровень топлива на входе в жиклер, который дозирует количество топлива, поступающего через распылитель в воздушный канал карбюратора. Дроссельная заслонка регулирует количество горючей смеси, поступающей из карбюратора во впускной трубопровод и цилиндры двигателя. В воздушном канале топливо распыливается и перемешивается с воздухом.
Движение воздуха, а затем и горючей смеси через карбюратор и впускной трубопровод, осуществляется за счет перепада давлений между окружающей средой и цилиндрами двигателя, в которых поршни в процессе впуска совершают насосные хода. Наибольшее значение разрежение достигает в диффузоре (до), а в смесительной камере оно враза меньше.
Рис. 32\0. Принципиальная схема простейшего карбюратора:
1 – воздушный канал; 2 – поплавковая камера; 3 – игольчатый канал;
4 – поплавок; 5 – жиклер топливный; 6 – топливоподводящий
трубопровод; 7 – дроссельная заслонка; 8 – смесительная камера;
9 – диффузор; 10 - распылитель топлива.
Движение топлива из поплавковой камеры и его истечение через распылитель осуществляется за счет перепада давлений в пространстве над топливом и в диффузоре. Для предотвращения вытекания топлива при неработающем двигателе и при наклонном положении карбюратора устье распылителя располагается на выше уровня топлива в поплавковой камере. Чтобы исключить влияние загрязнения воздушного фильтра двигателя на иссечение топлива через распылитель, пространство над топливом в поплавковой камере карбюратора соединяется с началом воздушного канала; такой карбюратор называется сбалансированным.
Распыливание топлива происходит из-за разности в скоростях движения воздуха и самого топлива. При разности в наступает разрушение струи, при разности ви более наступает полное распыливание.
Лекция 6. Гидравлические сопротивления и потери напора.
Потери удельной энергии (напора) , входящие в уравнение Бернулли
,
являются следствием гидравлических сопротивлений.
Гидравлически сопротивления – силы трения, появляющиеся в жидкости при ее движении и вызывающие потери напора.
Определение потерь энергии потоком является одним из важнейших вопросов почти любого гидравлического расчета. Рассматривая этот вопрос, будем иметь в виду потерю энергии потоком, находящимся в неподвижном русле (труба, канал), обусловленную работой только сил трения (внешних и внутренних), возникающих в жидкости при ее движении. Именно эту потерю удельной энергии (потерю напора) учитывает уравнение Бернулли.
Различают два вида потерь напора:
- потери напора по длине, обозначаемые ;
- местные потери напора, обозначаемые .
Потеря напора по длине – та часть энергии потока, которая расходуется на преодоление трения в прямолинейных участках русел (трубе, канале), где движение жидкости равномерное или несколько неравномерное (плавно изменяющееся). Эта энергия переходит в тепло и безвозвратно теряется потоком.
Местные потери напора – та часть энергии, которая расходуется также на преодолении трения, но в местах, где поток претерпевает резкую деформацию, в результате которой на некотором, сравнительно небольшом участке, нарушается равномерное движение жидкости.
Деформация потока (нарушение равномерного движения) имеет место при его входе в трубу, при резком расширении и сужении трубопровода, в местах, где установлены вентили, клапаны, при повороте трубы и т.п.
Потери напора по длине определяются по формуле А. Дарси – Ю. Вейсбаха:
- для круглоцилиндрических труб
, (83)
- для трубопроводов любой формы поперечного сечения
. (84)
Местные потери напора определяются по формуле Ю. Вейсбаха:
(85)
где |
- длина участка трубопровода,; | |
|
- диаметр трубы, ; | |
|
- средняя скорость движения жидкости в трубопроводе, ; | |
В формуле Ю. Вейсбаха средняя скорость рассматривается за местным сопротивлением (иногда перед сопротивлением, при наличии специальной оговорки);
| ||
|
- гидравлический радиус, ; | |
|
- коэффициент гидравлического трения или коэффициент Дарси, безразмерный коэффициент пропорциональности, зависящий в самом общем случае только от относительной шероховатости внутренних стенок труб и от режима движения жидкости. Определяется для круглых труб и некоторых прямоугольных напорных труб по специальному графику или по особым (эмпирическим для турбулентного движения) формулам; | |
|
- коэффициент местного сопротивления, безразмерный; зависит от вида местного сопротивления (конфигурации), режима движения жидкости (числа Рейнольдса) и шероховатости стенок, а для запорных устройств (задвижек) также от степени их открытия. |
Величину обычно устанавливают экспериментальным путем и приводят в справочной литературе (таблица 1); в отдельных частных случаях коэффициентможет быть найден теоретическим путем.
Значение коэффициентов местных сопротивлений
для запорных устройств в трубопроводах
Таблица 1