Гідравлічний удар в напірних трубопроводах

Явище гідравлічного удару в напірних трубопроводах було досліджено М.Є. Жуковським.

Гідравлічний удар в трубопроводі розповсюджується з швидкістю ударної хвилі, яка визначається за формулою: С_V ,

де - модуль пружності рідини; d - діаметр труби; Е_O- модуль пружності матеріалу трубопроводу; - товщина стінок труби.

Вираження являє собою швидкість поширення звуку в рідині; для води воно дорівнює 1425 м/с. Значення для води, що рухається по сталевій трубі дорівнює 0,01, по чавунній 0,02.

Фаза гідравлічного удару сталевій трубі визначається за формулою: ,

де l – довжина трубопроводу.

Час закриття запірної арматури t у порівнянні з фазою удару T може бути більшим або меншим.

Якщо t < T спостерігається явище непрямого гідравлічного удару. При цьому розрахункова формула підвищення тиску: ,

де v_o – швидкість руху в трубі до виникнення удару.

Якщо t > T спостерігається явище прямого гідравлічного удару. Тоді розрахункова формула підвищення тиску: ∆р = ρ·С_V·v_O.

Тема 8. Витікання рідини з отворів та насадків. Водозливи.

Умови забезпечення постійного та змінного напору.

Поняття про малі та великі отвори, повне та неповне стискання, затоплені та незатоплені отвори. Коефіцієнти швидкості, витрати, стискання.

Призначення та типи насадків.

Розрахункові формули визначення швидкості та витрат при витіканні з затоплених та незатоплених отворів та насадків при постійному напорі.

Витікання рідини з отворів та насадків при змінному напорі.

Водозливи. Класифікація та розрахунки.

Витікання рідини з отворів та насадків

Отвір вважають малим, якщо його характерний розмір (висота або діаметр) значно менше напору - не більше . Тонкою стінкою вважають таку, у якої отвір має загострену крайку; тоді струмінь, що витікає з отвору, долає лише місцеві опори.

Насадком називають коротку трубу, приєднану до отвору в тонкій стінці для збільшення напору рідини, що витікає. Довжина насадка дорівнює трьом - п'яти діаметрам отвору.

За формою насадок може бути зовнішнім циліндричним, внутрішнім циліндричним, конічним збіжним, конічним розбіжним і коноїдальним.

Постійний напір Н забезпечується рівнянням притоку та відтоку рідини (q = Q).

Швидкість та витрата при витіканні рідини через насадки або через малий отвір у тонкій стінці при постійному напорі визначається за формулами:

,

,

де - коефіцієнт швидкості, - коефіцієнт витрати. Значення цих коефіцієнтів залежить від типу отвору або насадку.

Якщо посудина з рідиною знаходиться під тиском р_O, напір над віссю отвору або насадку Н, тоді витрата буде дорівнюватиме:

,

де .

Час спорожнення резервуару з площею горизонтального перерізу , у дні якого влаштований отвір площею , початковим напором над віссю отвору , а кінцевим - , при відсутності притоку рідини за час спорожнення резервуара, можна розраховувати за формулою:

.

З цього випливає, що час повного спорожнення резервуару (при ):

, або ,

де W - об’єм резервуару; Q - витрата рідини при початковому напорі.

При витіканні рідини через великі отвори прямокутної форми:

,

де - напір над нижнім краєм отвору, - напір над верхнім краєм отвору, b – ширина отвору.