- •2,Основные физические свойства жидкостей
- •1.1. Модели жидкостей
- •1.2. Основные физические свойства жидкости.
- •2. Гидростатика
- •2.1.Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости
- •2.2.Гидростатическое давление и его свойство
- •Дифференциальные уравнения равновесия жидкости
- •2.4 Равновесие жидкости в поле силы тяжести. Поверхность уровня
- •2.5 Относительное равновесие.
- •2.5.1. Движение резервуара с жидкостью по вертикали с постоянным ускорением а (рис.2.6).
- •2.6.Давление жидкости на твердые поверхности. Закон Архимеда
- •2.6.1.Давление жидкости на плоскую стенку
- •2.6.2.Давление жидкости на криволинейные поверхности. Закон Архимеда.
- •3.Кинематика жидкости и газа.
- •3.2.Уравнение неразрывности сжимаемой жидкости.
- •3.3. Движение жидкой частицы
- •4.Динамика жидкости
- •4.1. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости
- •Уравнение Бернулли для элементарной струйки вязкой жидкости
- •4.2. Основные дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости в форме Эйлера и их интегрирование
- •Интегрирование уравнений Эйлера для установившегося движения.
- •4.3. Уравнение Бернулли для потока жидкости с поперечным сечением конечных размеров.
- •4.4. Уравнение движения вязкой жидкости (Уравнение Навье – Стокса)
- •5. Гидравлические сопротивления
- •5.1. Виды гидравлических сопротивлений
- •5.2. Режимы течения жидкости в трубах. Число Рейнольдса
- •5.3. Ламинарное течение в трубах. Одномерное течение
- •5.4. Турбулентное течение
- •5.5. Местные гидравлические сопротивления
- •5.5.1. Внезапное расширение трубопровода
- •5.5.2. Постепенное расширение трубопровода
- •5.5.3. Внезапное сужение трубопровода
- •5.5.4. Постепенное сужение трубы
- •6. Гидравлический расчет трубопроводов
- •6.1. Общие сведения. Простой трубопровод постоянного сечения
- •6.1.2. Расчет длинных трубопроводов в квадратичной области сопротивления.
- •6.2. Расчет сложных трубопроводов
- •6.2.1. Параллельное соединение трубопроводов
- •6.2.2. Непрерывная раздача расхода по пути (дырчатые трубопроводы)
- •6.2.3. Простая разветвленная сеть
- •6.2.4. Кольцевой трубопровод
- •7. Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •7.1.Истечение жидкости из отверстий в тонкой стенке
- •7.1.1. В случае истечения из сосудов со свободной поверхностью
- •7.2. Истечение жидкости при переменном уровне
- •7.3. Истечение жидкости через насадки
- •8. Гидравлический удар
5. Гидравлические сопротивления
5.1. Виды гидравлических сопротивлений
При движении жидкости по трубе между нею и стенками трубы возникают дополнительные силы сопротивления, в результате чего частицы жидкости, прилегающие к поверхности трубы, тормозятся. Это торможение вследствие вязкости жидкости передается следующим слоям.
Равнодействующая сил сопротивления T направлена против движения (рис.5.1). Это и есть силы гидравлического трения (гидравлического сопротивления трения). Необходимые для преодоления сил сопротивления энергию или напор называют потерянной энергией или потерями напора.
Рис.5.1
Потери напора, затрачиваемые на преодоление сопротивления трения, носят название потерь напора на трение по длине (линейные потери напора) и обозначают hтр.
Однако потери напора, возникающие при движении жидкости, зависят не только от трения о стенки.
Рассмотрим другой пример. Бак объемом W (рис.5.2) наполнен водой при постоянном уровне H и питает горизонтальную трубу АВ длиной одинакового по всей длине диаметра d. Пусть расход воды равен Q. Если трубу АВ заменить трубой CD той же длины , но образованной из последовательно расположенных участков диаметрами d и 2d, то расход изменится. Новый расход <Q (иногда =0,5Q и даже < ).
Рис. 5.2.
Таким образом, резкие изменения сечения также оказывают сопротивление движению жидкости и вызывают потери энергии (напора). Существуют и другие причины, вызывающие потери напора: внезапное сужение, расширение, изменение направления движения жидкости и т.п.
Потери напора, вызываемые резким изменением конфигурации границ потока, называют местными потерями напора или потерями напора на местные сопротивления и обозначают hм.
Следовательно, потери напора при движении жидкости складываются из потерь напора на трение и потерь напора на местные сопротивления, т.е.
hн=hтр+hм . (5.1)
Определение потерь напора при движении жидкости является одной из важнейших задач гидравлики.
Потери напора на трение hтр при движении жидкости по трубам могут зависеть от следующих факторов:
- диаметра трубы d и ее длины ;
- физических свойств жидкости (плотности и вязкости );
- средней скорости жидкости в трубе ;
- средней высоты выступов поверхности на стенках трубы.
Для определения потерь на трение пользуются формулой Дарси – Вейсбаха
. (5.2)
Из формулы (5.2) следует, что потеря напора на трение по длине возрастает с увеличением средней скорости потока и длины рассматриваемого участка трубы и обратно пропорциональна ее диаметру. Неизвестный безразмерный коэффициент называется коэффициентом гидравлического трения ( к – т Дарси). Определение его численных значений для различных конкретных случаев течения жидкости будет дано позже.
Формула для определения потерь напора на местное сопротивление имеет вид:
, (5.3)
где - безразмерный коэффициент, или коэффициент местных потерь;
- скорость потока после перехода через местное сопротивление.