teoria_mzhg_ekz (834407), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Истечением жидкости в резервуар, заполненный жидкостью, называется истечением под уровень.

ζ≈0,04…0,06 – коэффициент сопротивления отверстия принимаем таким же, как при истечении в атмосферу, α =1- коэффициент Кориолиса.

Уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 3-3. В уравнении Бернулли учитывается скоростной напор на выходе из отверстия!

Разность гидростатических напоров по обе стороны стенки равна напору истечения.

Скорость и расход через отверстие

где S₀ – площадь отверстия, ζ_о=0,04-0,06- коэффициент потерь от сечения 1-1 до сечения 3-3, φ=μ=0,94…0,97, μ=0,6…0,67.

Истечение через насадки. Безотрывный и отрывной режимы истечения. Разряжение в насадках.

Внешним цилиндрическим насадком называется короткая трубка длиной l = (1÷5)d с острой входной кромкой. Истечение через насадок в атмосферу может происходить в двух режимах.

а) безотрывной режим истечения, при котором струя после входа в насадок сначала сжимается, потом затем сжатая часть струи расширяется до размеров выходного диаметра и выходит сечением равным сечению насадка.

б) отрывной режим истечения, при котором струя проходит через насадок, как при истечении из отверстия с острой кромкой. Отрыв струи происходит при увеличении напора истечения.

При истечении жидкости из резервуаров через насадки скорость истечения и расход определяются по тем же формулам, что и для отверстий с острой кромкой, площадь отверстия s₀ заменяется выходной площадью насадка s_н.

Для внешнего цилиндрического насадка потерю напора можно представить в виде суммы потерь на двух участках от отверстия 1-1 до сжатого сечения 2-2 и от сжатого сечения 2-2 до сечения 3-3 на выходе из насадка.

потери на входе в насадок – потери на острой кромке от сечения 1-1 до сечения 2-2.

потери от сжатого сечения 2-2 до сечения на выходе из насадка 3-3, формула для определения потерь напора при внезапном расширении потока.

Скорость истечения и расход из насадка

При истечении из большого резервуара сжатие струи в сечении х является совершенным, в этом случае средние значения коэффициента всего насадка ζ1-3 =0,45…0,5, ε = 0,62(для отверстия с острой кромкой). Коэффициенты расхода и скорости ϕ= µ=0.82.

В сжатом сечении при безотрывном течении скорость жидкости больше, чем скорость на выходе из насадка. При истечении в атмосферу в сжатом сечении возникает разряжение, давление меньше атмосферного и пьезометрическая линия проходит в этих местах ниже оси насадка, если плоскость сравнения взята по оси.

Разряжение, возникающее внутри цилиндрического насадка в сжатом сечении струи при Р=Р_атм.

Разность давлений Р – Рх растет пропорционально напору Н. Если на выходе из насадка давление постоянно и равно Р, поскольку в сужении скорость больше, чем на выходе, давление Рх должно уменьшаться. Чем больше напор, под которым происходит и расход, тем меньше давление в сжатом сечении Рх.

Если истечение происходит в среду, где давление равно атмосферному Ратм, увеличение напора может понизить давление в сжатом сечении до давления насыщенных паров.

Истечение через насадок в атмосферу с заполнением выходного сечения насадка возможно при напорах, меньших предельного H_пр, который соответствует падению абсолютного давления в сжатом сечении до давления насыщенных паров жидкости р_х = р_Н.П.

По этой формуле при увеличении напора Н > Hпр и при истечении в атмосферу, где Р=Ратм - постоянно, разность давлений в правой части также должна расти. Но давление Рх не может быть меньше давления насыщенных паров, поэтому режим безотрывного истечения при Н > Hпр невозможен, жидкость срывается, течение переходит к отрывному режиму и жидкость течет через насадок, как через отверстие с острой кромкой.

Отрывной режим истечения характеризуется тем, что струя после сжатия уже не расширяется, сохраняя цилиндрическую форму, и внутри насадка не соприкасается с его стенками. Течение становится таким же, как из отверстия в тонкой стенке, с теми же значениями коэффициентов. При переходе от безотрывного к отрывному скорость возрастает, а расход уменьшается из-за сжатия струи.

Коноидальный насадок выполняется по форме естественно сжимающейся струи, обеспечивает безотрывность течения внутри насадка, параллельность струй в выходном сечении, устойчивый режим течения без кавитации. Этот насадок имеет коэффициент расхода μ =φ= 0,99÷0,96 близкий к единице, малые потери, коэффициент сопротивления около ξ= 0,03, коэффициент сжатия ε = 1.

Диффузорный насадок представляет собой комбинацию сопла и диффузора. Приставка диффузора к соплу влечет за собой снижение давления в узком месте насадка, увеличение скорости и расхода жидкости через него. При одинаковых диаметрах узкого сечения у сопла и диффузора и одинаковом напоре, диффузор может дать расход до 2,5 раза больше, чем сопло.

10. Ламинарное течение жидкости в трубах и зазорах.

При ламинарном режиме движения слои жидкости скользят один по другому не перемешиваясь. В жидкости преобладают силы вязкости, поэтому силы инерции и силы тяжести при выводах, связанных с ламинарным движением могут не учитываться.

Уравнение Бернулли для выбранных сечений 1-1 и 2-2

При z1=z2, V1=V2 можно записать

Равновесие выделенного объема рассматривается под действием сил давления и сил трения в слоях окружающей жидкости. Касательные напряжения в поперечном сечении трубы изменяются линейному закону в функции радиуса. Эпюры касательного напряжения показаны на рис.10.2 в начале трубы. На стенке трубы касательное напряжение максимально на оси равно нулю.

Закон распределения скоростей по сечению круглой трубы при ламинарном течении

Максимальная скорость в центре сечения при r = 0 равна

Расход определяем по движению жидкости через элементарную площадку δS= 2πrdr, которая берется в виде кольца радиусом r, и шириной δr

Закон Пуазейля (формула Пуазейля) при ламинарном течении в трубе круглого сечения (определение потерь)

где μ=νρ – динамическая вязкость, ν – кинематическая вязкость

Формула Вейсбаха-Дарси для определения потерь на трение при ламинарном режиме движения жидкости

Коэффициент Кориолиса для ламинарного режима движения . Действительная кинетическая энергия ламинарного потока с параболическим распределением скоростей в два раза превышает кинетическую энергию того же потока, но при равномерном распределении скоростей.

Участок от начала трубы, на котором формируется параболический профиль скоростей, называется начальным участком, его длина обозначается - l_нач.

Потеря напора на участке трубы, длина которого l ≤ l_нач определяется по формулам с поправочным коэффициентом k>1

Скорость при ламинарном течении в плоском зазоре

Расход при ламинарном течении в плоском зазоре

Потери давления при течении в плоском зазоре

Если поршень расположен соосно

Если поршень расположен в цилиндре с эксцентриситетом

Из этого выражения следует, что при максимальном эксцентриситете (ε = 1) расход Q =2,5*Q₀.

12. Турбулентное течение жидкости в трубах.

Для турбулентного режима течения характерны пульсации скоростей и давлений, перемешивание жидкости. В фиксированной точке потока величина скорости может быть измерена с помощью трубки полного напора или "трубки Пито".

Турбулентное течение является неустановившимся, так как траектории, местные скорости и давления частиц изменяются во времени, для расчетов и теоретических выкладок скорости и давления усредняют. Если усредненные значения скоростей и давлений потока мало изменяются во времени, турбулентное течение считают установившимся. Усредненные скорости при турбулентном режиме течения распределены по сечению трубопровода более равномерно в сравнении с ламинарным режимом.

При ламинарном режиме потери напора на трение возрастают пропорционально скорости в первой степени, а при переходе к турбулентному течению заметен скачок сопротивления и потери увеличиваются пропорционально квадрату скорости.

Основной расчетной формулой для потерь напора при течении в круглых трубах является эмпирическая формула Вейсбаха— Дарси

Шероховатость внутренней поверхности труб может быть различной. Помимо выступов с неодинаковыми размерами и формой может быть и регулярная шероховатость обусловленная технологией. В качестве характеристики шероховатости выбирают среднюю высоту выступов шероховатости Δ. Соотношение между высотой выступов шероховатости и толщиной вязкого подслоя определяет структуру потока.

Структура потока для турбулентного режима в зависимости от скорости жидкости разделяется на область гидравлически гладких, область шероховатых труб и переходную область, это разделение является условным, так как толщина δ ламинарного слоя зависит от числа Re

1. Δ <δ. Гидравлически гладкие трубы. Если средняя высота шероховатости Δ меньше высоты вязкого подслоя δ, все неровности погружены в этот подслой и жидкость в пределах подслоя плавно обтекает выступы. Шероховатость не влияет на характер движения, потери на трение не зависят от шероховатости, зависят только от числа Re.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)