5. Закрепление знаний, формирование умений

Как измениться скорость движения жидкости во 2 сечении, если сечение 2 уменьшилось по сравнению с сечением 1 в два раза?

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте материальный баланс потока.

2. Приведите расчётную формулу уравнения неразрывности (с расшифровкой).

3. Какая существует зависимость между средними скоростями жидкостей в различных сечениях трубопровода и сечениями самих трубопроводов согласно уравнению неразрывности?

4. Дайте понятие удельная энергия жидкости.

5. Приведите расчётную формулу (с расшифровкой) для определения удельной энергии жидкости?

6. Дайте понятие внутренняя энергия, потенциальная энергия.

7. Приведите уравнение Бернулли для реальной и идеальной жидкости (с расшифровкой).

8. Какие существуют режимы движения жидкости?

Домашнее задание 8.

Учить конспект. Читать глава 6 пункт 3, 4, 5 [стр. 129 – 142 [10].

Содержание урока 9

Дидактические единицы. Критерий Рейнольдса и критическая скорость. Понятие о теории подобия. Критерии подобия гидравлических процессов. Движение жидкости по трубопроводам. Потери напора и давления на трение по длине, водосливы.

1. Критерий Рейнольдса и критическая скорость.

Рейнольдс установил, что на состояние движущейся жидкости влияют такие физические величины, как скорость потока [м/с], диаметр трубы d [м], плотность движущейся среды [кг/м³] и вязкость среды μ [Па∙с]. Влияние перечисленных параметров потока на характер движения определяется величиной критерия Рейнольдса:

, (1.51)[11]

где Re – критерий Рейнольдса;

средняя скорость потока, м/с;

эквивалентный диаметр трубопровода, м;

плотность жидкости или газа, кг/м³;

динамический коэффициент вязкости, Па∙с;

кинематический коэффициент вязкости, м²/с.

Критерий Рейнольдса показывает соотношение сил инерции, характеризующихся скоростью потока и его размерами, и сил внутреннего трения, характеризующихся скоростью потока. Отсюда следует, что турбулентное течение свойственное потокам, обладающим развитыми силами инерции, а ламинарное характерно для потоков, в которых силы внутреннего трения преобладают над силами инерции.

Значение критерия Рейнольдса, соответствующее переходу от ламинарного движения к турбулентному называется критическим (Re_Kp).Для движения жидкости по прямым каналам Re_Kp = 2300.

Установлено что для ламинарного режима численное значение критерия Рейнольдса всегда меньше, а для турбулентного всегда больше некоторого определённого «критического» значения. Например, для прямых труб критическое значение критерия Рейнольдса 2300.

В трубах с очень гладкими трубами ламинарное течение может существовать и при Re >2300, однако такое течение неустойчиво и небольшие возмущения вызывают переход к турбулентному режиму.

Необходимо отметить, что приведённое критическое значение является в известной степени условной величиной, так как трудно обнаружить резкий переход от ламинарного режима к турбулентному. В действительности обычно наблюдается так называемая «переходная» область исчезновения ламинарного режима и установление турбулентного состояния потока. Численные значения критерия Рейнольдса при переходной области находятся в пределах 2300 – 10000. При значении Re более 10 000 режим потока становится развитым (устойчивым) турбулентным.

Ламинарный Re<2300 Переходный 2300<Re<10000 Турбулентный Re<10000

Для змеевиков значение критерия Re повышается в зависимости от соотношения диаметра трубы к диаметру (d/D) и может достигать 7000 - 8000.

При движении жидкости по каналам, поперечное сечение которых отличается от круга, в. качестве линейного расчетного размера принимают так называемый эквивалентный диаметр.

Критическое значение критерия Рейнольдса зависит от ряда условий:

от вида входа жидкости в трубу,

от шероховатости стенок трубы,

от формы трубы и т.д.

Турбулентное движение становится устойчивым только при значениях Re 10⁴, причем экспериментально показано, что переход от ламинарного к турбулентному движению в потоке любой формы происходит постепенно.