ГИДРАВЛИКА И НЕФТЕГАЗОВАЯ ГИДРОМЕХАНИКА

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Обычно в трубопроводах имеют место как потери по длине, так и местные потери, тогда

постоянного диаметра скорость одинакова и потери равны:

Для ориентировочных расчетов по рекомендации П.Г. Киселева можно принимать следующие значения коэффициентов сопротивления ζ в квадратичной области.

Вход в трубу при острых кромках ……………………………………….0,50

Плавный вход в трубу ………………………………………………0.05+0,20

Переходный конус (при d2 = 2d1)…………………………………………..0,5 Переходный конус (при d2 ~ 0,5d1)……………………………………….0,20

Резкий поворот на 900……………………………………………………..1,20 Плавный поворот на 900 …………………………………………………. 0,15

Выход из трубы под уровень ………………………………………………1,0

Дисковый клапан при полном открытии ………………………………...0,10 Задвижка при полном открытии ……………………………….……0,11-0,12 Различные краны при полном открытии ……………………………………5

Всасывающий клапан с сеткой при насосах ……………………………….10

Плавный вход в канал ……………………………………………………..0,10

Вход в канал при острых входных кромках (боковое сжатие) …………0,40

Плавное расширение канала (ω2 > ω1) ………………………………( 2 1)2

1

Плавное сужение канала (ω2 < ω1) ………………………………………...0,10

Проверь себя:

1.Траектория движения – это линия, изображающая движение

2.При напорном движении в цилиндрической трубе, если диаметр изменить в два раза, то смоченный периметр изменится - ….

3.Выражение для определения числа Рейнольдса для течения жидкости в круглой трубе

–….

4.Причина возникновения гидравлического удара - ….

5.Насадки имеющего наибольшую пропускную способность – ….

Задачи по теме: ЗАДАЧА 8.

Определить расход воды в канале, если средняя скорость течения V = 2 м/с, а площадь живого сечения ω = 5 м2.

РЕШЕНИЕ

22

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ЗАДАЧА 9.

Определить расход воды Q с помощью водомера Вентури при D = 50 мм, d = 30 мм, если разность показаний U – образного ртутного манометра hрт = 600 мм (рис. 12).

РЕШЕНИЕ Составив уравнение Бернулли для сечений 1 и 2 и преобразовав его, получим формулу

для водомера Вентури:

Q Ah ,

где μ – коэффициент расхода водомера Вентури ~ 0,97; А – постоянная водомера Вентури:

2g

А 1 2 12 22 ,

здесь ω1 и ω2 – площади поперечных сечений в 1 и 2 сечениях трубы;

h – разность пьезометрических высот воды в первом и втором сечениях:

Рис. 12

h p1 p2

g

Определяем площади сечений:

Вычисляем А:

23

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

левом колене. Давление в точках а и b – одинаково:

pa = pb; pa = p1 + ρb g h1; pb = p2 + ρb g h2 + ρрт g hрт ;

p1 + ρb g h1 = p2 + ρb g h2 + ρрт g hрт;

p1 - p2 = - ρb g (h1 - h2) + ρрт g hрт, но h1 - h2 = hрт ,

тогда

p1 - p2 = - ρb g hрт + ρрт g hрт = hрт g(ρрт - ρb).

ЗАДАЧА 10.

Наполнение бассейна из магистрали с давлением рм = 2,5 105 Па производится по горизонтальной трубе диаметром d = 80 мм, длиной L = 45м. Определить время наполнения бассейна t, если его объем W = 36 м3 (рис. 13). Коэффициент гидравлического трения λ = 0,025, коэффициент местного сопротивления ζвх = 0,5; ζвен = 0,3; ζпов = 4; ζвых = 1.

24

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

РЕШЕНИЕ

Рис. 13.

Из уравнения (39) определяем скорость:

ЗАДАЧА 11.

Определить скорость выдвижения штока гидроцилиндра размерами D = 100 мм, dшт = 50 мм, если на него работает аксиально-поршневой насос 210.12, рабочий объем которого q = 11,6 см3/об, а частота вращения n = 3600 мин-1. Жидкость подается в бесштоковую полость.

25

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Примечание. Рабочий объем насоса q-объем, перекачиваемый насосом за один оборот.

Марка насоса q, см3/об

210.12- 11,6

210.16- 28,1

210.20- 54,8

210.25- 10,7

210.32- 225

ОТВЕТ: 9 см/с

26

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

6. ИСТЕЧЕНИЕ ИЗ ОТВЕРСТИЙ И НАСАДОК

6.1.Истечение из малого отверстия в тонкой стенке

Отверстие можно считать малым, если его размер по высоте не превышает 0,1 Н. При этом условии скорость в любой точке сжатого сечения n – n (рис. 14) практически одна и та же.

Скорость истечения в сжатом сечении n – n может быть определена по формуле:

где φ – коэффициент скорости; Н – напор над центром тяжести отверстия.

Рис. 14

Площадь сжатого сечения струи:

ωсж = ε ω, (41)

где ε – коэффициент сжатия струи; ω – площадь отверстия. Расход жидкости при истечении в атмосферу равен:

где μ – коэффициент расхода.

Коэффициенты μ, φ, ε в формулах (40) – (42) связаны между собой, а также с коэффициентом сопротивления ζ следующими соотношениями:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Коэффициент сопротивления ζ учитывает все потери от уровня свободной поверхности воды до сжатого сечения n – n. При истечении из малого отверстия в тонкой стенке струя находится в свободном полете. В этом случае потери по длине отсутствуют, и коэффициент зависит только от вида кромок отверстия.

Для большинства случаев истечения воды из круглых и других форм отверстий при d > 1

При истечении жидкости через затопленные отверстия, как показали многочисленные исследования, коэффициенты μ, φ, ε будут мало отличаться от коэффициентов при истечении жидкости в атмосферу, но в качестве напора будет действовать разность напоров

Н1 - Н2 = Z (рис. 15).

28

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 15.

Если на рис.15 левый и правый резервуары закрыты и давления на свободную поверхность в них будут соответственно равны Р0 и Р0 , то расчетные формулы для определения скорости и расхода будут соответственно иметь вид:

Отрицательное подкоренное выражение показывает, что жидкость будет перетекать из правого резервуара в левый.

6.2.Истечение жидкости через насадки.

Насадкой называют короткую трубку, присоединенную к отверстию в стенке. Длина насадки равна трем – четырем диаметрам отверстия: L = (3 – 4)d (рис. 16).

Рис. 16

29

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

По расположению насадок может быть внешним и внутренним, по форме – цилиндрическим, конически-сходящимся, конически-расходящимся и коноидальным.

Расход определяется по общей формуле для всех насадок:

где ω – площадь выходного сечения насадки; Н – напор над центром тяжести отверстия или разности уровней при заполненном

насадке; μ – коэффициент расхода, отнесенный к выходному сечению, принимается в зависимости

от форм насадки по табл. 3.

Таблица 3

Значение коэффициентов расхода μ, скорости φ, сжатия ε и сопротивления ζ насадок.

В насадке образуется вакуум. В сжатом сечении n – n вакуум достигает своего

Предельный напор для истечения через насадки без нарушения сплошности в сжатом сечении

При нормальном барометрическом давлении 760 мм рт.ст. – Нпр = 13,5 м вод.ст. На практике рекомендуется не допускать hвак > 9 м вод. ст.

Задачи по теме: ЗАДАЧА 12.

Определить расход воды и скорость истечения из круглого незатопленного отверстия диаметром d = 0,2 м, если Н = 4 м; μ = 0,62; φ = 0,97.

РЕШЕНИЕ

отверстия:

0,785 0,22 0,0314 м2.

30