Лепёшкин Гидравлика (1003560), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В ламинарном НОтаке атсугствуют внлнмые внхреабра.ювания, но с)тпсствуют бесконечно малые (точечные) вйхри Вакр)т мгиове~ных пей ~ров врзщснйя частиц жидкости. Если постепенно увеличивать степень аткрьпня крана 6, то скорость течения жидкости начнет возрасшть н при каком-ю ее значении ламинарная струйка краски в трубе 5 начнет разрушагъся (рис. 4.3, з). Такую скорость прншгго назьиип, критической (с„,).
Разрушение струйкй сопровождается завнхрснйямн краски и псрсмепщванием ее с соседними слоями ВОЛЫ. Если продолжать увеличивать расход жидкости, та струйка будет разрушаться практически сразу после Выхода нз трубки 4. Такой режим течения принято казынпь турбунелтньсч. При турбулентном режиме течения происходит интенсивное перемешнвание струек (слоев) жнлкости с образованием большого количества крупных и мелких вихрей. Отлельные частипы жнлкастн лвнж)тся хаатнчнО, н практически нн Одна йз них не пОнтО" ряст траекторию другой. Они переме~пзются как в продольном, 44 так и в поперечном направлениях. Поэтому скорости н давления прн турбулекгном течении имскуг пульсирующий характср.
Для каждою из Огмеченных режимов течения харзкусрны свои особенности и законы (зачастую весьма отличные). Поэтому важно уметь определять расчетным п)тем режим течения в каждом конкретном сл)'час. В качестве критерия режима течения используется число Рейнальлса Ке. Результаты экспериментов показывайуг, что разрушеййе ламйнарнаю режима в кр)тлых тр бах начинается приблизительна прн Ке = 2300. Это значение Ке принято называть крити- ческим числом Рейнальлса. Таким образом, при Кс < 2300 существует усюйчнвае ламинарное течение.
Следует иметь в яйлу, что сразу после разрушения ламинарного течения усюйчивою турбулснгнага течения еще не существует. Устойчивое (развитое) турбулентное течение устанавливается при Ю > 4000. Днзпззан чисел Рсйнольлса аг 2300 ло 4000 иногда называют переходной Областью, при которой не мажет сущссгва- вать ни устойчивого ламинарного, ни развитого турбулентного тс- чсннй. Необходима также ~~еть В Вушу, чта существуют ф~кчоры, косвенно влияющие на режимы течекия жйлюсти в трубах. К ким ствуют образованию турбулентного режима течения жидкости. В заключение следует отмеппъ„что на практике лампнарные течения наиболее часто встречаются в потоках вязкой жидкости, особенна в трубах (руслах) с неболъшнмн проходными сечениями. Эта следует н нз анзлнза формулы (4.5) лля Вычисления числа Рсйнольаса„тзк как очевидно„чта Ке уменыпается с увеличением вязкости н уменьшением диаметра. Такие пОтОки характерны лля многочисленных машиностроительных пщрасистем, использующих минеральные и сзепстичесугне масла.
Турбулентные течения Встречаются в потоках маловязких жидкостей и в трубах с большими проходными сечениями. К ннм относятся паюки в пщравлнческих системах лля перекачки валы нли жйлкостсй на водяной основе„бензина, керосина, а также паюки различных газОВ. 4.3. Течение кепельнои укидкаати с кееитецией Выше были рассмацжнгд лзминарный и уурбулснтный режимы течения жидкости, которые имеют место в гидравлических системах при их нормальной эксплуатации.
Но существукут течения, в которых происходит йзмеиснйс агрегатною состояния капсльнай жидкости — часть ее переходит в газообразное сосгоянне. Эю в больпзинсзйс случасВ прйвсйит к нару$пению сгпвл$$ности сред$л й, как следствие~ к $ЯОю нормальной работы Г$$Л(завл$$ческзгх си" СТСМ.
ПОДОбныс пробясъгъ$ мОГут возникать В местных г$$дравлическйх сощют$П$лсн$$ях н в ГИ$цхзмапгйтъчх, Рассмотрим лвйх$с$$йе $хиякост$$ через трубу с местз$$ам су$кент$СЬ$ (рис. 4,4$. В узком сечении 2 — 2существует пови$пеиная скорость ж$$лкосп$ Ф$ и в соотастсп$ин с уравне$$ием Всрнулли (см. под(х$з$ь 3.5) — понйжейное давленйе р$. Увелйчейис лаалснйя,в, В начальном сеченйй 1 — 1 прииоднт к уаелнчению расхода, по Влечет за собой еше большее повышснйс скорос$$$ в» й $В$льнейшее 0$$Н$кснйе давлснйя р$, Прйчем последняя вслйчина мо$кет досппнуть значения давления насмщенных паров Аи,, В агом ~~уч~~ в сечеййй 2 — 2 начйиас$ся йигснснвный переход капельнОЙ зкйДкости в газсюбраз$$0с С$$сч$$яние, т.е.
06(хззуется мно" х$сство па$хзгазоаь$х пузь$ръков. $ акое явление В бъпу называВт кяпснисм, а а Г$$Д(ззмехан$$ке его щ$йнятО назыипь кваял$0$агев. Это $$рнводит к нарушен$00 сплошиостй потока й обравз$в$И$$ю ~ВОЗЛу$ПНЪ$Х ПробОКв. Сушестаен$$0 больший Вред м0$кст принссгн последуюязая кон1$снсапйя паров й газов, находя~изей В пузырьках. Рассмотрим зто яв$$енйс. ПузьЦ)ькй паров й газов, Образовавпгисся В узком сечении 2 — 2„ ДВИЗ$У$СЯ ВМЕСТС С жйдКОСТЫО (ВПРаао йа рйС. 4.4$ й попаалюг в зону более высо$0$го давлеиня. Повышение давления происходит на участке от сечения 2 — 2 до сечения 3--3.
В зона более высокого давления пары конденсйруются„т.е. переходят в жндкое агрегатное состояние, а гшы распюряются В х$$С$костть Полость конденсйрукнпегося пузыры$а (пустота) запол$0$ется $кйдкостъю с боль- шОЙ скоростью — пузьцзькй $схлопъ$ва$0$сяк Зтот $$ропесс сОпро" во$кластся местными ГН$$р$$уллрами, т.е. скачками давления В Отделъных тОчках. Такне тОчечные скачки даалсння способстнухзг Образованню ътнкротрещин й каверн в стенка$$, что моз$ет прйвжти 46 к йх кавнтационному разрушению, а в дальнейшем — к выходу из строя всего Г$ьтрав$п$ческого усзр$$йсттв$.
Необходимо отметйть, что при кавйтаций резко ВОЦ$ас$ают козффйЦиенть$ местиь$х СОЩютивлсний ~. На рис. 4,5 прсас$авлеиа зависимость ~ оглавления в узком сеченйи 2-2для трубк$$„нзоб- рвх$с$$ИОЙ на рнс. 4.4. Из анализа Г(ъзфика следует, чтО значеннс зтого козфф$$$$йеи$а СОпрспналення В пгйроком $$напазоне изме" НЮНИЛ $$аааЖКНЯ $$$ ОСТ $ЕТСЯ ПОС$ОЯННЫМ, а ПРИ Дт = Д,з, т'Е. Щ$И кавйтапий, $$сзко увелйчйваегтз$. Это обьясняется слелуюп$нм: при кавитапнй В сечений 2 — 2 в любОЙ момент времени прйсугствуст нек$$$0рос ксвгйчесттю пузь$рьков, пОзпэму фактнчсское прохОП- йое ссчснйе потОка уъ$еньшлстся. В связи с негативныъ$и явлениями, сопровоидюопгимн кави- тапи$О„се возникнОВснйе В 60льшннстве Г$ъчр$$сйстем $$сдо$$ус- ТИМО- Глава б ПОТЕРИ НАПОРА В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ $.1.
Общие Сведении о гидреепическик сопротиелениик Все элементы гидравлических систем Ока зывакп различнос сО- противяенйе движению жидкости. Это приводит к зне1летмческйм потерям, которые в гидравлике йайболее часто Опеййвают в виде потерь полного напора, т.е. Потерь полной удельной энергйй жйдкос*й, Такие потери принято йазывать гидравлическими потсрямн, Как было отмечено в полразл. 3.4, все пщхтвлйческне потери г1рйнято дслить на две группы: потери на трсние пО длинс и мест" ныс потери.
Там жс приведены Осз1овггые матсматичесизс манси" мости длл их вычисления: формула Дарси (3.! 6) — для определения гяперь на трение по длине трубы й формула Всйобаха (3,15)— лдя потерь в местных пщравлическнх сопротивлениях. Но прежде чем переходить к анализу использования зтнх зависимостей дтя практичсских расчетов, рассмотрим влияние потерь на параметры реальных потоков жидкости н методы, применяемые при исследований этих потерь. В общем случае фзрмулу для пплсчсщ гидравлических потерь на участке потока между произвольно выбранными сечениями 1 — 1 й 2--2 Можно получить нз уравнения Бернулли для потока реальной жидкости (3,14): й + — + О~ — — Хт + + пз (5.1) рй 2$ РЮ 2д Квадтжтнымн скобками в выражении (5,Ц выделены полные удельные энергии (полные напори) в начальном и конечном сегениях рассматриваемого попзка.
Гидравлические помри приводят к изменению параметров„ характсризузощих потоки жидкости. Для анализа влияния потерь на парамегры потока фОрм)л)" (5.1) удобнО преобразовать, сгруппировав однотипные слагаемые: Х)1 =(с хз)+ — + — (О~И - з ) А-1О рд 2Л Рне, 5.1, Гнлраилнчесхяе пожри на трение по ллняе (а) и е местной соягхпивхеняя (6) Одним из наиболее чжго ветре щямцнхся потоков является течеййе жлдьззсти в пряхюлиней ной горйжяггальном трубопроводе постоянного диаметра (рнс. 5.1, а).
Очевидно, что в этом случае изза одинаковой площади сеченнй 1 — 1 и 2-2 скорости е, н е, равны согласно формуле (3.3) й, как следствие, равны коэффипиенты Щ и пь Поскольку г~ "-' сз, то гктгерн напОра ПРОЯВЛЯЮТСЯ В ВИДЕ ИЗМСНСНИЯ ДВВЛЕНИЯ ОТ Р~ ДО Рн Т.Е. а ЯИДС перепада лавленйя: лр:= р, — р,. Установив в сечениях 1 — 1 и 2 — 2 пьезометры (см. рис. 5. 1, Л), измеряющие напоры рДПД) и ДДрд), ВЕЛИЧННУ Хй„е„МОЖНО Найти ПО РВЗНОСтй ПОКВЗаййй УРОВНЕЙ ПЬЕ- зометров д1х Нз рассмотренного примера следует, что гидравлические потери приводят к уменьшению давления.
Они не могут приводить к изменению скоростей жидкости копзрые Опрелеляютсй кннсма тическими соотношениями — уравнением расхода (33). Аналогичное влияние на параметры потока оказывают потери в местных сопротивлениях. Таким сопротивлением может быль, например, задвижка, усщновленная в трубопровопе поспзянного сечения (рис 5 1 6) При научении потерь напора в гйл1ъавлическнх сопротивлениях щЩхжО использукпхж Оба мспзла исследования, Отмсченнмс в подреза. 1.1.
Так, при рассмотрении ламинарного течения в круглых т)зубах расчетные зависимости удастся получи1ь теоретическим путем. Опрелеление козффнпнснтов потерь в большннсгве местных сопротивлений проводят чисто экспериментальнымн методами. Такнм образом, при расчете гидравлических систем с различными соглютналениями используазтся зависимости, полученные как теоретически, так и эксперимеигально. 6.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
