Гидравлика и гидропневмопривод Никитин 2 (1067420), страница 18
Текст из файла (страница 18)
а также изменение формы н размеров каншиж 1труб). Месгнью гидравлические сопротивлении принолвг к преобратовшгию механической энергни потока жидкости в тепловую. затрачиваемую па преодоление напрлжениб трении, которые распределяются в потоке неравномерно, и сшттеетственно к погорим тнергни. При обтекшлги потоком местного гидравлического сопрогишюнил искршшаютсл линии тока, гтзмеш~шса поае скоростей, ео многих слу шах происходит отрыв потока, обратуютсл гюмри, тшюллсниые мелкими и крупнымн внхрвмн.
Напрныер, прн попоротах потока возникают цегпробежнью сишк, пол дешпвнем котормх лашжиие ':":хт атидкости, распределенное по сечешпо потока, опсюнлетсл от пглросгыкческого ъжона. У стенки канала с Миг шкм радиусом давление поньппаетсл, а у стенки с мсньшиьг — поннжаетсл и лаже мшкег достигать огртгатсльных хначеннй. П рехулкште обратуютсл вю ричныо течсинл.
имеющие вихревой харакшр лвпженил с попере ~ под цнркуллшшй парного вихри, которь б нз-та влжоети штухаш ~ш неКотором расстояпш от меш ного гнлраваического сопроппшенил. Из области вихревого двилсенил, аовниквинцсй вйштн ьгсстгюто ггшравличсского сопротивленил, периодн юскн транпппым потоком захватываютсл и унослтш отдельные вихри н обраауются новые иихрн. Олновременно нзменвеюл тшора скоростеб„шпшга стел ее неравномерность. 11а некотором расстоюпш поток окопча Й тевьно сгабилизируегсл н приобретает характер равномерного движения. Длина участка, на коюром поток.
дш)юрмированный местным гнлрввлнческнм сопротнилснвем. воссшнавливаег свои характеришики, назывжот длггной 1 влияния местного пшрашгнческого еопротттшгснил. При больших числах Рсйнольлса тш длина достигает 1Е 10...30 Д гдегт- днаметр канала 99 Ч(ГЮ «' Рассмотрим иростейпзие местные гидравлические солрохнвлення. Внелинюе расширение «««идя.
Прн внезапном расширении канала (рис, ЗЛ) по~ок шрыыегсл от стенок канала, но раслзвряется постспсннш В кольцевой камере обе (межлу пенкой канюха н потоком) образунзтси вихри. Ох«ел::ххх,, и г, рыв поташ от стенок кшгюза и обрюоаание вихрей с непрерывным обменом часпщами между потоком н областью вихревого движе( ииа обусловливают потери напора (энергии). 8! Ряхп В'гебы записать уравнение Бернулли, слопаем следуюзпие попущения: l прн движении потока от ссчеРзге.
Зд. Схема внезапного рас- нгж 1-.1 каныа к сечению 2-2 (см рпс т () ситами трения чаю~ми по сравнению с силами вавлоиил, пренебрегаем: давлсшю в оечениях 1-! и 2-2 огпзсывается основным законом гилростатнки; давление р~ в сечении 1-1 дейспзуег по всей площади Б согласно экспериментальным рзселсдованиям. Уравнение Бернулли для сечений 1" 1 и 2-2 с учетом ших до- пущений пмилг вид à — м. '" везти«Ож шаегичь. и Приравнивая импульс внешних сил л измеиенне количества движения, имеем (р:-рз)б (х=()р)уз-Ь:,)с(г, Введя обозначения ()(бз = (фи 1:",Я~ = ьзбзз, находим Ш Х)з 1,: Рх' (()-)'- ' рй 2й ря 2В 2д Сравни» зш выражение с уравнением Бернулли, получим )~ — )з)" 6 =— 2д т. с.
ишери напора (удельной эиергизи) при внезапном расширении канала равны скоростному напору разности скорошсй потока до и после расширения, Эго ооложенне называюх теоремой Бордд Карно а часть фраппувских ученых ВС Борла (получил гю выражение аналихт~чьюкхф и ВБ Карно (зхозюэал егв справедливость зксперпмсзпвльно). С учетом ушювня 1' = Р«Ябт б,,) Кз р .~ п1 . тххз — * Ор, рд 2л рд 2й гле а~ =пз —...
(; Ьр - потери напора при внезапном расширешш потека. В шагу закона об изменении кояичесхаа лвюксния в пилнндрическом объеме, заключенном между сечениях~и 1-1 н 2 2 н стенкой зрубьз. пдощадь сечения потока после расширения равна б. Импульс внешязхх сил прн равномерном распределении лавления рь р по плошалн бх сечений 1-.1. 2-2 (т -" О) равен (р,— - рйбр г(г. Соответствующее зхому импульсу измспспнс количества движения при равномерном распределении скоростей по сечениям равно ()р((г — (б) гй. (ОО где Ср- коэффициент потерь напора при внезапном рисвгнрсвни канала В случае истечения жндкосш из ограниченного объема в неограниченный обызм (Бх -рю) козффнпиент по~ерь и шперл напора при вьгхолс нз расширсши опрсххюаягозся каь ь х Ср«С „=( и й„, = — ', -л т, е.
прн яьшоде потохш в неограниченный объеы полностъю тера- 1,,, ' сюя вел энергия потока (преобразуется в тепловую знерюхю). !О! Ч. /, Гвдраезнхтг 01 )г йзйзп/2((, лз! ( л, у ' ме О,зэ о зй О,11 Ье = 3 — ' — — = — — =-1(1-1/п)з— (1: — ) 2М 103 102 Следует отмоппь, по теорема Барда — Карно еыполнжзся тщп ко при турбулентном ре;киые, Це ь 3500, так как для лам инар- ного рскима нельзя применить сделанные допущения.
гунфф)адр. Постопенно ркспшряющнйся канал назыяякп. дкффуюром (рис. 3.2, а). лечение потока жидкости е дпффузоре сопровол-жегся умсньшеняем шюроети и повышенном давления. Частицы днижупзейся жидкости преодолееа1от нарастаго1цсе давление за счет своей кинетической энергии, кщорея уменьшается ялвн. диффузора. а тшоко а напраалензщ от сто Оси к стенкам. Слон жпдкогпн. прцлегдннпис к стенкам, обладакзт столь чалой кннети ю.кой эяергней, по подчас оказываются пе а состоянлц преодолеть цонышснное лавюннс, поэтому они опганавлнааютея нлн деже на*плюют даю аться а обратную спгрону. Основной поток впалкнвается на эти проппюшкн, в результще чего образуются вихри и поток отрылаепя ог стенок. И~гтсисианость юих явлений еозрасгает с уисончсиисм угад рдшпнрення лнффузора.
Кроме зш о, потери энергии сказаны с преодолением зрения. О да щ а.гещ 6 Рнс. 3.3. Схеме ыченяя ьэыкосгн е лнффу юре (а), млцсйькхчь казффн цненза потерь (й н схема крнеояияей ного Лнффузоре (д1 Таким обрюом. потери иапо(м в лиффузаре раины сумме по ~ерь на трение и потерь. обуслонлсняых расширением по~ока; гле А„, патера напора на преодоление трения ло эдина днффу.юг ра, Потеря напора прн расширении потока (нк ооразоюине вихрей) опрсделяютск так жс, как прн внезапном расширецнц, ио они пансо счщазтяециы, а поэтому нсполщуют слепу ющсс выражение: /з.
3, Уегямкм гкдраюггчегкюг гдкредщегм гя и регги трэослр шдег гле л =-5 /5, — сшпень расширения; й — кгпффипиенз смягчения, показывающий, но сколько рш погори а лиффузоре мсныпс вепрь при енезапном распщренин. й == мпп в диапазоне значений угла раскрытия днффузора а = 5...20'. Выражение зщя определения дотерь напора в днффузорс. коническая пояерхносгь которогО абра:1онана прямолинсйпон образующей (см. рнс. 3.2, гз), можно презстаанть в аппо гзщ Сл,д — коэффициент потерь пагюра в лнффузоре. Агзю~нз выражения длк опрелслешш потерь напора е диффуюре показьва-г: прн уясличенни угла и двина дпффузора сокращается до заданного рюмср» (я задано), процесс анхрсобразоввнк становится более низснпвныьз, а греигю уменьцшется; щш уменьшении угла и процесс образования вихрей щанояится менее интенсивным, трение аозрасгаег, так как при заданном значении л длина днффузора уаелнчнаае гся. Оптнмш1ьный угол расьрьпня диффуюра с наименьшими потерямл иазюра опрелсляегса выраженном /и г17 ' )(л-14 Прн значащих х = 0 015...0 025 ллн л = 2...4 аптнмальюде значения угла раскрытия составляют 4...5'.
На прагпике а цшшх сокращения зшниы лнффузора при заданном значеяии л обычно приннмают ц.э,.= 5...6'. В лиапазонс значений угла раскрыпш боксе 25 ..30' наблюцагоюя потери напора, соотаегствующис полному (п -.. 90 ) внезапному расширению потока. Попому прн нсобхоцпмости расширещш живого сечения потока (и > 15...20") с меньшнмн потерями напора целесообразно применять криволинейный диффузор, расширяющаяся поеерхцость которого образояана крняолннсйиой образуюцзей (см. рпс, 3.2, в). В крнеолниейном дпффузоре, кш.ла на траекпзрни струек потока обеспсчиаается постоянный ~ралиент изменения лаелсния вдоль осц, потери иапо)га уменьшакпся иа 4034 по сралнеииго диффузором с прямолинейными сшакамн П 1. 1'«Юхмш«« (градна!и даалепия убывает вдоль осн) прн одинаковом рас!пирспии потока, эквивалентном углам и = 40...60=, при этом поток обладает хороюей устойчиаосп ю.
В пракпшеских расчетах часш применяют другую форму записи дия апрслслсння цогерь а диффузоре: )р)- ')! 2л пге чу «,е — бсзразмераый коэффициент потерь !шпора на лнффузорс, выражающий позер!о удсльшио напора в лпффузоре в долях от потери ишюра прн внезапном расширении шмона, уг, и )'! — скорость ицшкошн ао аходном (1-1) н аыхолном ! у-2) сечениях потока в лнффузоре. Коэффициент й,иб зависзп, тленным образом, от угла раскрытия а и определяется эксперимщпально. В«шинное гуле«лис канала. При ) ! ! внезапном сухшинп канала (рпс, 3.3) живое сечение потока, благодаря острой кромке пря входе а узкий канал, .
†! хи!; †вЂ,!'„-! вначале умсньазаегся е сечении х †.! ) ! ь 3 1 до величины б„меньшей плошали 5. сечения 2-2, а зшем расширяется до величины 5!. П!нери напора обуслош|оиы: Рис. З.З. Схема аиьзпзко!е трс!шсч прн аходь а уи,зй капа! сужена» и!пою образованием аихрей. так как заспгцы ие обгскакп входной угол, а срываются с пего и сжимаю! колишеаос просшанстао вокруг оужсннои части пшока. заполния его малоподяижаой за«икре«иод жилкостью: потерями при последузощсь! расширении кангюа Выражоиие, определяющее потери напора прн внезапном сужении потока, имеет анд й,.
=(б, «Ь,. з. т. е. (у, — уэ) (04 ' '."..ю.".Юя«" *"и"" -- «- чиж ~. где ", „- хозффнцисн ! потерь напора на острой кромке при входе а узкий канаш Р; — скорость в сечении х"эт б(,: - коэффициент потерь напора при внезапном сужении потока. (Росло преобразований гшходнм г,. =.0,5(1 — бз(5!).Для кру!лык сечений потока 5))бз =)и!!д)' Вход потока а.цэубопроаод можно рассыл!Рнаагь как оужонне й ' канала. Прп попадании потока а канал н! бака (безграничного пространства, 5, ю) коэффициент по! ерь напора равен 0,5, Ию~б)узор. Кони юокую схолюцукзса часть канала называют хо«фузорош (ргю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
