Давление струи жидкости

Практически при выходе из насадка струя вначале сохраняет компактную форму, затем под воздействием пограничного слоя воздуха происходит ее раздробление и распыление.

Теоретическая дальность полета струи L

_________________________ (8.4)

где α — угол наклона струи к горизонту.

Способность разрушать породу струя сохраняет на длине 0,3L. Вытекающая из насадка струя при встрече с твердой преградой действует на нее силой давления, величина которой зависит от скорости и размеров поперечного сечения струи жидкости, формы и размеров преграды и ее расположения по отношению к струе. Это используется в практике, например, для разрушения гидромониторами горных пород, в брандспойтах, в гидротурбинах и т. п.

В общем случае сила давления струи жидкости на преграду равна потерянному количеству движения. Как известно из механики, для материальной точки уравнение количества движения в проекции на некоторую ось х имеет вид

Применительно к жидкости теорема относится к массовому расходу, т. е. к массе жидкости, проходящей через заданное сечение в 1 с. В этом случае приращение времени численно равно единице, и теорема представляется уравнением

,

которое читается: изменение количества движения массового расхода жидкости равно сумме всех внешних сил, действующих на поток.

Поэтому для случая а (см. рис.) сумма внешних сил (реакция стенки) будет

Если учесть значение расхода и скорости жидкости из насадка согласно полученным ранее формулам, то сила давления струи на преграду

(8.5)

Если преграда представляет собой криволинейную поверхность (см. рис. б), отклоняющую набегающую струю жидкости на 180°, то сила давления струи

.

Гидравлический расчет трубопроводов

Классификация трубопроводов

Трубопроводы предназначены для транспортировки жидких или газообразных продуктов. В зависимости от соотношения потерь напора по длине и местных потерь напора различают длинные и короткие трубопроводы.

Если местные потери напора превышают 10 % потерь напора по длине, то такой

трубопровод, имеющий сравнительно небольшую длину, называют коротким.

В случае длинных трубопроводов местными потерями напора пренебрегают.

Кроме того, различают простые трубопроводы – не имеющие ответвлений и

сложные - с ответвлениями.

Задачи гидравлического расчета трубопроводов

При гидравлическом расчете трубопроводов встречаются три задачи:

1. Определение потерь напора h_п в трубопроводе заданных d, материала и характеристик шероховатости внутренней поверхности, l и профиля при перекачке определенного количества данной жидкости.

2. Определение расхода жидкости Q при перекачке ее по трубопроводу заданного диаметра, материала и характеристик шероховатости внутренней поверхности, длины и профиля. Также задана допустимая потеря напора.

3. Определение диаметра трубопровода d для перекачки по нему заданной жидкости с известным расходом Q при заданной потере напора h_п. Длина трубопровода, материал и характеристика шероховатости внутренней поверхности должны быть известны.

В общем случае расчет трубопроводов удобно вести в следующем порядке.

1. Схема трубопровода разбивается на участки, отличающиеся один от другого характером или величиной сопротивлений.

2. Устанавливаются исходные данные для отдельных участков и всей гидросети.

3. С помощью формул и таблиц определяются коэффициенты линейных и местных сопротивлений.

4. Определяются потери давления на каждом участке.

При решении второй и третьей задач возникают трудности, т.к. при определении расхода или диаметра трубопровода заранее не известно Re, которое необходимо для определения λ. Поэтому в первом приближении режимом движения (Re) задаются, а потом уточняют.

Для расчетов трубопроводов используются формулы Дарси и Вейсбаха

. (8.6)

Имея в виду, что v = Q/s, где s — площадь поперечного сечения трубопровода,

получим

,

или, обозначая выражение, стоящее в скобках через В,

получим

; (8.7)

Коэффициентом В учитываются все виды сопротивлений, включая сопротивления на входе и выходе трубопровода, и он может быть назван характеристическим коэффициентом сопротивления. Для трубопроводов круглого сечения получим

Если местное сопротивление заменить эквивалентной длиной, то

При расчете длинных трубопроводов можно пользоваться формулой

(8.8)

где с — удельное сопротивление по длине, т. е. сопротивление одного метра прямого трубопровода.