Домашнее задание 6.

Учить конспект лекций

Содержание урока 7

Дидактические единицы: Гидравлические элементы потока жидкости: живое сечение, смоченный периметр, гидравлический радиус, эквивалентный диаметр. Расход жидкости и средняя скорость. Уравнение расхода.

1. Гидравлические элементы потока жидкости: смоченный периметр, гидравлический радиус, эквивалентный диаметр.

При характеристике движения потока жидкости вводят понятие о площади живого сечения.

Площадь живого сечения (F) – площадь сечения тока, проведённая перпендикулярно к направлению линии тока. Если жидкость внутри трубы движется, заполняя все её сечение, то это напорное движение. Если не всё, то безнапорное движение и в этом случае над жидкостью образуется часть незаполненная жидкостью и возникает граница раздела фаз. Вводят понятие о смоченном периметре.

Смоченный периметр (П) – часть живого сечения, соприкасающаяся с движущимся потоком. Для характеристики размера живого сечения также вводят понятие о гидравлическом радиусе или гидравлическом (эквивалентном) диаметре.

Гидравлический радиус (r_гидр) – отношение площади живого сечения к смоченному периметру.

(1.33) [20]

где r_гидр – гидравлический радиус, м;

F – площадь живого сечения, м²;

П – смоченный периметр, м.

Эквивалентный (гидравличекий) диаметр определяется по формуле:

(1.34) [20]

Для круглого трубопровода:

(1.35) [20]

(1.36) [20]

2. Расход жидкости и средняя скорость.

Важным понятием, часто встречающимся в практике, является расход. Расходом называется количество жидкости, проходящее через поперечное сечение потока в единицу времени.

Движение сплошной среды характеризуется скоростями ее частиц. Каждая частица в определенный момент времени имеет свою скорость и направление. Движение называется установившимся (или стационарным), если поле скоростей не изменяется во времени, и неустановившимся, если оно зависит от времени.

Для установившегося движения .

Для неустановившегося .

Примером неустановившегося движения является истечение жидкости из отверстия. При переменном уровне жидкости в резервуаре скорость истечения будет меняться в зависимости от изменения высоты напора. Поэтому для каждого значения измеренной скорости следует указывать также и момент времени, которому она соответствует. В отдельных случаях характер движения зависит от выбора системы координат. Неустановившееся движение можно наблюдать также при пуске аппаратуры.

На практике обычно пользуются понятиями средних скоростей, причем усреднение скорости производят по площади некоторого сечения, или по времени.

Рассмотрим движение жидкости по трубе постоянного поперечного сечения (внутреннюю задачу гидродинамики). Скорость жидкости по сечению трубопровода переменна: наименьшая у стенок трубы и наибольшая по оси. Во многих случаях закон распределения скоростей в поперечном сечении неизвестен и его трудно учесть. Поэтому в расчетах обдано используют фиктивную среднюю скорость.

Средняя скорость потока в данном сечений — это такая одинаковая для всех точек сечения скорость, при которой расход жидкости будет тем же, что и при действительном распределении скоростей; эта скорость w (в м/с) определяется отношением объемного расхода жидкости V (в м³/с) к площади поперечного сечения (в м²) потока.

(1.37) [13]

где скорость течения, м/с;

объёмный расход жидкости, м³/с;

площадь поперечного сечения, м².