- •Лекция 1 Введение.
- •Свойства жидкостей.
- •Лекция 2 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
- •4.4. Уравнение Даниила 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. Режимы движения вязкой жидкости. Число Рейнольдса. Скорость и расход жидкости при ламинарном режиме.
- •Режимы движения жидкости.
- •Силы трения и закон распределения скоростей при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.
- •Турбулентное движение.
- •Лекция 7 Классификация потерь напора
- •Местные сопротивления трубопроводов
- •Лекция 8. Основы расчета трубопроводов Типы трубопроводов и их классификация
- •Методика расчета простого трубопровода.
- •Расчет гидравлически коротких трубопроводов
- •Расчет сифонного трубопровода.
- •Лекция 9. Гидравлический удар в трубопроводах
- •Истечение жидкости через отверстия и насадки (общие сведения)
- •Обозначим
- •Истечение жидкости из насадков
- •Цилиндрический внутренний насадок
- •Истечение жидкости через большие отверстия.
- •Истечение жидкости при переменном напоре
- •Гидравлические струи
- •Расчет турбин
- •Лекция 10. Равномерное движение в открытых руслах
- •Скорость при равномерном движении выражается формулой
- •Водосливы. Классификация водосливов
- •Гидравлический расчет отверстий малых мостов и водопропускных дорожных сооружений
- •Гидравлический расчет открытых русел
- •Лекция 11. Основы теории гидравлического моделирования
- •Закон Фруда
- •Закон Рейнольдса
Обозначим
,
и окончательная формула для :
, (162)
где - коэффициент скорости, .
Расход жидкости:
, (163)
обозначим и
, (164)
где - коэффициент расхода (для круглых отверстий в тонкой стенке ).
Коэффициенты , , , определяются опытным путем, их величина зависит от расположения отверстия относительно стенок сосуда, а также от числа Рейнольдса.
На графике (рис. 48 б) А.Д. Альтшулем построены кривые для круглого отверстия ,; .
(165)
При истечении маловязких жидкостей (вода, бензин, керосин), которое осуществляется при , коэффициенты , , , изменяются в небольших пределах, поэтому при расчетах принимают: , , , .
Истечение жидкости из насадков
Насадок - короткая труба (патрубок) длиной , прикрепленная к отверстию. Виды насадков: цилиндрические - внешний и внутренний; конические - сходящийся и расходящийся; коноидальные.
а б
Рис. 49. Истечение жидкости из насадков
При входе жидкости в насадок из-за изгиба линий тока происходит сжатие струи, образуется водоворотная зона, внутри которой создается вакуум; величина его зависит от скорости течения и от величины напора. Полный действующий напор как бы увеличивается за счет вакуума и складывается из напора над центром тяжести отверстия и величины вакуума в сжатом сечении (насадок Вентури).
Расход жидкости через насадок определяется:
, (166)
где - коэффициент расхода, причем ();
- площадь выходного отверстия;
- полный напор.
, (167)
а скорость жидкости в выходном отверстии насадка:
(168)
За счет возникновения вакуума расход воды через насадок больше на 30 - 34%, чем при истечении из отверстия при равных условиях. Докажем: напишем уравнение Бернулли для сечений 0 - 0 и С - С (рис 49. б) приняв в сечении 0 - 0 скорость течения равной нулю:
(169)
здесь , - гидродинамическое давление в сечениях 0 - 0 и С - С перепишем уравнение (169) в виде:
так как
,
где - скорость течения в выходном отверстии, то
(170)
принимая , а
подставив значение в (170), тогда:
(171)
Подставив соответствующие значения: , , , в уравнение (171) будем иметь:
(172)
так как , т.е. в случае с наружным цилиндрическим насадком напор увеличивается на величину 0,26Н.
Цилиндрический внутренний насадок
Рис. 50. Цилиндрический внутренний насадок
Физическая сущность явления истечения в этом насадке аналогична внешнему насадку. Но коэффициенты сжатия, скорости и расхода имеют следующие значения: , , , т.е. внутренний насадок имеет большее гидравлическое сопротивление и худшие гидравлические характеристики.
Конический сходящийся насадок
Рис. 51. Конический сходящийся насадок
Применяется в случаях, когда необходимо за счет увеличения скорости значительно увеличить давление струи (реактивные турбины, центробежные насосы). Скорость в сжатом сечении значительно больше, чем в выходном сечении .
В расходящемся коническом насадке сжатие струи и вакуум больше, чем в цилиндрическом. Угол в этом насадке допускается 5 - 70. Потери энергии в коническом расходящемся насадке значительно больше потерь в других насадках, поэтому .
Рис. 52. Конический расходящийся насадок.
У коноидального насадка сжатие струи при выходе из насадка не происходит и коэффициент сжатия насадок копирует форму струи, благодаря этому увеличивается коэффициент скорости и коэффициент расхода . Широкого применения конический насадок не получил из-за высокой стоимости и точности изготовления.
Рис. 53. Коноидальный насадок.