Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика (Башта Т.М. - Гидропривод и гидропневмоавтоматика), страница 8

Кроме того, полиснлоксановые жидкости уступают минеральным маслам по нротнвоизпосным и смазывающим свойствам. В отдельных случаях применения гидроснстем температуры достигают столь высоких значений, что исключается возможность применения как минеральных, так и существующих синтетических жидкостей. Ввиду того, что температуры работы гидросистем непрерывно повышаются, перспективным является применение в качестве рабочих жидкостей гидроснстем жидких металлов с низкой температурой плавления, которые в настоящее время используются как теплоносители в ядерных реакторах [7). Наиболее перспективным является эвтектический сплав, состоящий нз 77% натрия и 23% калия, который представляет собой серебристый металл, похожий на ртуть. Точка его плавления (эвтектическая точка) равна — 12' С и кипения (при атмосферном давлении) 850' С.

Модуль объемной упругости прн температуре 40' С равен 52 500 кГ)см' [7[. ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ ПО ТРУБОПРОВОДАМ ГИДРОСИСТЕМЫ Течение жидкостей по трубопроводам гидросистемы и каналам ее агрегатов сопровождается гидравлическими потерями (потерями давления н энергии), значения которых зависят при прочих равных условиях от режима течения, а также при определенных условиях от формы, размеров и шероховатости трубопровода. Из курса «Гидравлика» известно, что различают два режима течения жидкости в трубопроводах [19[: ламинарный, характерный слоистым течением без перемешнвания частиц и пульсаций скорости, и турбулгнптный, сопровождающийся интенсивным перемешиванием частиц жидкости и пульсациями скоростей.

Переход от ламинарного к турбулентному режиму наступает прн определенных условиях, характеризуемых числом (крнтерием) Рейнольдса Ке, представляющим собой безразмерную величину, связывающую среднюю по сечению скорость потока жидкости и, диаметр г[ сечения трубопровода (линейный размер канала) и кинематический коэффициент вязкости >кидкости т. В применении к движению жидкости в трубопроводах круглого сечения этот критерий имеет вид ии Ке = —. В трубопроводах (каналах) некруглого и кольцевого сечений 4ги Ке= —, и Р где г = — — гидравлический радиус сечения потока, представляющий сох бой отношение плошади Г сечения потока к смоченному периметру )(. Для кольцевого трубопровода (щели) ги Г1 где г, и г, — внешний и внутренний радиусы щели.

Моменту перехода ламинарного режима в турбулентный н обратно соответствуют при данных условиях определенные Ке; при Ке меньше критического — течение ламинарное, при Ке больше критического — турбулентное. Ламинарному режиму течения жидкости в гидравлнческн гладких металлических трубах круглого сечения соответствует Ке ~ 2200 — 2300, турбулентному — Ке ) 2200 — 2300.

28 Расчет потерь давления при течении жидкости в трубопроводе Ламинарный режим течения. Потеря давления Лр на цилиндрическом прямом отрезке трубопровода, обусловленная сопротивлением трения жидкости, вычисляется при ламинарном режиме течения (Ке (2300) по известным формулам, полученным из уравнения Пуазейля [19): бр =р — р,=32 —, РЕи бр = — —.

Ф = — чр ~. Я = НА, 128 Е !28 и й и (12) 64 где Х = — — безразмерный коэффициент сопротивления трения при лаКе мннарном режиме течения; Е" — сечение трубопровода. В некоторых случаях представляется целесообразным определить потерю напора в единицах длины Н= —, Лр 1М или с учетом предыдущего выражения 1. ие Е 0е Н = Х вЂ” — = Л вЂ” ° —.

(~ 2и и' 2иге ' При течении жидкости в трубопроводах возникают также дополнительные сопротивления, обусловленные сужением и прочими искажениями цилиндричностн сечения трубы, а также охлаждением слоев жидкости (соприкасающихся со стенками трубы), сопровождающимся повышением вязкости этих слоев по сравнению со средней вязкостью по сечению трубы, которая принимается в расчет при определении вязкости. С учетом этих факторов Х при практических расчетах труб следует вычислять для ламинарного режима течения: Х = —. 26 Ке ' 29 где р, и ре — давления в начале и в конце отрезка трубопровода; р и е — динамическая н кинематическая вязкость жидкости; р — плотность жидкости; Е и д — длина и диаметр внутреннего сечения рассматриваемого отрезка трубопровода; 1;1 и и — средние значения расхода и скорости жидкости в трубопроводе; 128 1.

Я„ =- — ер †, — гидравлическое сопротивление трубопровода при ламинарном течении жидкости. Приведенные уравнения справедливы для трубопроводов такой длины, при которой можно пренебречь скоростным давлением (потерями на входе) по сравнению с потерями давления на трение. В том случае, если искомой величиной является расход жидкости или диаметр сечения трубопровода, предпочтительнее пользоваться выражениями, полученными путем преобразования выражений (12): икар я 1 К Я= 128иЕ 128 ър Е = — — — Лр.

(13) 64 64е Введя коэффициент Х =- — = — и произведя соответствующие преобКе ии разования, выражение (12) можно привести к виду 64 1. ие 1. ее Е р Лр = —.—.— р = ) —.— р = Л вЂ” —— ий и' 2 й 2 й 2 (14) Турбулентный режим течения. Турбулентный режим течения жидкости в канале (трубопроводе) постоянного сечения сопровождается рассеиванием кинетической энергии в результате беспорядочного движения частиц жидкости.

Потери давления в трубопроводе при стационарном турбулентном течении (це ) 2300) определяются по формуле [см. также формулу (14)1 Р— Р— Р~ — Лт у ('~2р (16) где ˄— коэффициент потерь при турбулентном потоке, зависящий от Ке и относительной шероховатости внутренней поверхности трубопровода; для гидравлически гладкого трубопровода этот коэффициент обычно вычисляется для условий 2300 ( Ке с" 8000 по полуэмпирической формуле Блазиуса [6) Л 0 3164 Ре — о,эз Гидравлически гладкой трубой принято считать такую трубу, в которой выступы (шероховатости) скрыты в толще ламинарного граничного слоя жидкости у стенок.

Ввиду того, что с увеличением це толщина этого слоя уменьшается, выступы шероховатости трубы при известных Ке могут оголиться, в результате труба перестанет быть гидравлически гладкой, и на коэффициент потерь Л„ будет оказывать влияние шероховатость поверхности стенок трубопровода [7). Цельнотянутые трубы из стали, латуни и меди можно принимать гидравлически гладкими на всем диапазоне Ке, возможных в рассматриваемых гидросистемах. Для гладких цельнотянутых труб можно с достаточной точностью при-. нимать при практических расчетах Лт = 0 026. Обозначив через от=Ля 2ф~ э формулу (16) перепишем в общем виде оР = Йг0 где )г, — гидравлическое сопротивление трубопровода при турбулентном режиме течения.

Гидравлическая проводимость В практике при расчетах и исследованиях часто пользуются понятием гидравлической проводимости К, под которой понимают величину, обратную гидравлическому сопротивлению )г: К= —. 1 и ' (18) Для ламинарного режима течения в трубопроводах гидравлическая проводимость выражается согласно уравнению (12) К„= — = —; а = К„ЛР. 1 Я вЂ” н„лр Для турбулентного режима течения гидравлическая проводимость выражается К,= — = —,; а=У'К,ЛР.

02 г ДР' 30 Местные гидравлические потери Местными гидравлическими потерями называются падения давления на преодоление сопротивлений при течении жидкости через элементы гидро- агрегатов и арматуру (через местные сопротивления). Потери давления в местных сопротивлениях выражаются в долях скоростного давления и подсчитываются в общем случае по формулам [6) и2р ца ЛР=Р1 — Р2 1 2 1 ЛН Ь2 э РЫ 2д где Лр и ЛН— и2р иэ — и —, 2 2д здесь и— потери давления и напора; коэффициент местного сопротивления; скоростное давление и скоростной напор потока; средняя по сечению потока скорость жидкости на выходе из сопротивления. Коэффициент Лр иод йр~2 Лр = ЛНрк, (и1 — и2)2 .

э где и1 и и2 — средняя скорость в трубопроводе малого (до расширения) и большого (после расширения) сечений. С учетом уравнения постоянства расходов (и1(1 = и~2) последнее уравнение можно представить в виде и2 2 ЛН вЂ” (1 — — ) или 2 Лр = — (и1 — из) = — 111 — — ~ 2 д2 1 где [1 =— 4 ""1 12 =— 4 — сечение трубопровода малого диаметра д1 (до расширения);, — сечение трубопровода большого диаметра д2 (после расширения). 31 являющийся отношением напора ЛН к скоростному напору и2/2д, или потери давления Лр к скоростному давлению изр12, показывает, какая часть скоростного напора нлн скоростного давления расходуется на преодоление данного местного сопротивления. При расчетах гидросистем пользуются опытными данными по коэффициентам ~, определяемыми путем проливок конкретных гидроагрегатов [7[.

Внезапное расширение и сужение канала (трубопровода). Для практических расчетов гидросистем большое значение имеют расчеты потерь при внезапном расширении и сужении трубопроводов. В частности, условия, соответствующие внезапному расширению канала, имеют место при вводе жидкости из трубы в силовые цилиндры, пневмогидравлические аккумуляторы, фильтры и прочие емкости. При внезапном расширении канала (рис. 14) течение жидкости характеризуется постепенным расширением струи жидкости, котороесопровождается снижением скорости ее течения и потерей давления и энергии, происходящей в основном вследствие вихреобразования после выхода струи из узкой части канала.

Потеря напора при внезапном расширении трубопровода равна скоростному напору, рассчитанному по потерянной скорости (теорема Борда— Карно): Коэффициент расхода равен произведению 1ь = гра, где гр и в — коэффициенты соответственно скорости и сжатия струи по выходе ее из отверстия. Коэффициент скорости: и 'Р = — э "г и ( иг — фактическая скорость жидкости с учетом торможения слоев у кромки отверстия; где 'иl 2Лр и„= ~р2дН или ит =, тат — теоретическая скорость истечения идеальной жидкости.