Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU (948287), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Короткие внутренние насадки, если они предварительно не заполнены жидкостью, уже при сравнительно небольших напорах 115 Ч. 1, 1идравлика функционируют как отверстия с коэффициентом расхода в квадратичной области, р = 0,5...0,54. На основании изложенного рекомендуется исключать внутренние цилиндрические насадки нз конструктивных решений гидро- устройств (например, концы труб или штуцеров не должны выступать внутрь емкостей). Кавитационныйрежим течения в местных сопротивлениях.
В некоторых случаях при движении жидкости в закрытых каналах происходят явления, связанные с изменением состояния жидкости— превращение в пар, вьщеление из жидкости воздуха (газа), находяп1егося в ней в смешанном и растворенном состояниях. При течении потока жидкосгн через местное гидравлическое сопротивление (сужение) происходит увеличение скорости и падение давления вплоть до давления насыщенного пара.
Местное закипание жидкости с последующей конденсацией пара называют кавитаииж. Кавитация сопровождается характерным шумом, эрозионным разрушением. При кавитации значительно возрастает коэффициент сопротивления каналов, что снижает пропускную способность магистрали. Для характеристики течения применяют безразмерный критерий — числа кавитаиии к = ' "'", где рь р„„— абсолютное р) з1'г ' давление на входе и давление насыщенного пара в сжатом сечении.
Иногда удобнее применять другое выражение для определения чис- рКН- р„„ ла кавитации: о = к+1= "", гдето — полный напор потока. р 1'з/2 Значение к (или о), при котором начинается кавитацня, называют критическим числом кавитацни.
Естественно, что при к > к„р коэффициент сопротивления не зависит от числа к, а при к < к„р коэффициент сопротивления возрастает с уменьшением числа к. Падение давления на выходе канала при постоянном давлении на входе достигается увеличением расхода жидкости при снижении давления в сжатом сечении до значения р„,. При дальнейшем снижении давления на выходе расход жидкости и давление в сжатом сечении остаются постоянными.
3.4. Расчет трубопроводов Простой трубопровод. Простым трубопроводом называют трубопровод без разветвлений (рис. 3.13), по которому движение 116 Гл. 3. Местные гидравлические сопротивления и расчет трубопроводов жидкости осуществляется благодаря тому, что энергия потока рабочей жидкости в начале трубопровода на выходе из питателя ( 2, + р,/а+у;~/2д) больше, чем на входе в приемник в конце трубопровода (22 ч-Р2/рд + ~'2~/2д). Рис.
3.13. Схема простого трубопровода В качестве питателей и приемников используют различные гидроустройства — насосы, гидродвигатели, аккумуляторы, баки и др. Насос — гидроустройство, преобразующее механическую энергию твердого тела в механическую энергию потока рабочей жидкости. Гндродвигатель — гилроустройство, прсобразующее механическую энергию потока рабочей жидкости в механическую энергию твердого тела. Простой трубопровод, произвольно расположенный в пространстве (см. рис.
3.13), может иметь как постоянное сечение потока по всей длине, так и состоять из ряда последовательно соединенных участков различного диаметра. При расчетах простых трубопроводов исходным является уравнение баланса напоров (уравнение Бернулли), записанное для течения потока жидкости от сечения 1 — 1 (на выходе из питателя и входе в трубопровод) и до сечения 2 — 2 (при выходе потока из трубопровода и входе в приемник).
При установившемся движении уравнение баланса напоров имеет вид 2, + — +а,— г В2+ — +а2 — + 2 Ь„т. Р1 ~~ Р2 р2 х ' рд 2д рд 2д Из этого уравнения можно определить суммарные потери напора Р! Р| Р2 ~2 ~' = "---'-г"---'~ рд 2я! ( рд 2д ) 117 п1 1 Гидравлика на преодоление местных гидравлических сопротивлений в трубопроводе между сечениями 1 — 1 и 2 — 2, определяемыми потерями на трение, 1т,р — — 141/тт')(1'~/2~), и потерями в местных гидравлических сопротивлениях, Ь„, = ~т Р~з/2д, к которым относятся и потери на входе потока из питателя в трубопровод и при выходе потока из трубопровода в приемник.
В длинном трубопроводе (Л > 20т1), когда й,р» Ь,„-р Ь,„„, при подсчете потерь энергии чаще всего потери на входе и выходе не учитывают. Согласно расчетному уравнению простого трубопровода, называемому характеристикой трубопровода, Нпотр т~~ 1ют кк, в простом трубопроводе потребный напор Н„,р затрачивается на преодоление местных гидравлических сопротивлений; Й и ттт - коэффициенты сопротивления, зависящие от режима течения жидкости втрубопроводе. Для упрощения расчетов суммарные потери „р Ь, представляют как потери на трение в эквивалентном трубопроводе без местных гидравлических сопротивлений: Ь,р — — 1Ц1, -р 1,п )/т1 ) х к(1'~/2д), гдето,„, = т,т т1/Х вЂ” длина эквивалентного трубопровода, в котором потери энергии равноценны потерям на местном сопротивлении, т.
е. Х(1, /т1)(1'з/2д) =Гт(1'~/2д). Из уравнения баланса напоров после исключения скоростных напоров ввиду их малости по сравнению с другими потерями и замены Ьз = гз — з, получим '-~~+ + т~ ~тппт. РО РЯ Пьезометрическая высота р,/рд, называемая также потребным напором Н трубопровода, обеспечивает заданные значения давления и расхода в конечной точке трубопровода. Благодаря этому, в процессе движения поток жидкости поднимается на высо- 118 Гл.
3. Местные гидравлические солротивления и расчет трубонроводов ту Лг, преодолевает местные гидравлические сопротивления, а в конце трубопровода создает давление ръ Обозначим через Лг'=Лафарг/рднекоторую высоту подъема жидкости (высота подъема на участке! — 2 и пьезометрическая высота в конце трубопровода), иногда называемую статическим напором, т. е. Н . =Лг'=Аз+ — ~. РЯ Тогда имеем выражение Нсвтр = ~1г'ч ~~' Ьпт =~1г'ч 1г0 = Нсг + 1с0 которое позволяет определить потребный напор и построить зависимость этого напора от расхода жидкости, протекающей по трубопроводу (рис. 3.14). Если задан располагаемый напор Пр„„на входе в трубопровод, например, создаваемый питателем, то можно определить максимальное значение расхода для данного трубопровода.
При ламинарном режиме течения жидкости по трубопроводу зависимость потребного напора от расхода — линейная (т = 1), при турбулентном -параболическая (т = 2). Лг' О -Аг' Рис. 3.14. Зависимости потребного напора от расхода жидкости, протекающей по трубопроводу Статический напор Ла' =Н„является положительной величиной в том случае, когда жидкость движется вверх по трубопроводу или перетекает в полость с повышенным давлением, и отрицательной - при движении жидкости вниз или перетекании в полость с разрежением, т. е. — Лл'= — Н„1самотек).
Точка А на рис. 3.14 со- 119 Ч. 1. 1 идравлика ответствует расходу в режиме самотека за счет разности нивелирных высот. Когда трубопровод лежит в горизонтальной плоскости и противодавление отсутствует, т. е. Лг' = О, кривая потребного напора 1пунктирная линия на рис. 3.14) проходит через начало координат.
При ламинарном режиме течения жидкости по трубопроводу потери напора определяются как ~ Ь„„= 128ч(А ь А,„, ) = /сД, ядв14 где к =128ч(1,-ь1„„,) 1 лф:1 При турбулентном режиме течения где я=8 ~х+Х вЂ” ~'~Ы~ =0,08271(А+А )ф/И'. В случае если известен распопагаемый напор Нр„„—— =(г~+р~/РИ) (яг+рг/РЫ),можно определить расход в точке пересечения зависимостей Нр „и Н„„р). В ряде случаев вместо зависимостей потребного напора используют характеристики трубопроводов, представляющие собой зависимость суммарных потерь от расхода, , 'и„= йД, и отличающиеся от потребного напора на величину статического напора. В некоторых случаях статическим напором нельзя пренебрегать.
Сифоннмй трубопровод. Сифонным трубопроводом называют простой самотечный трубопровод, часть которого (хотя бы одна точка) расположена выше пьезометрического уровня питающего его резервуара (рис. 3.15). Жидкость движется по сифонному трубопроводу за счет разности уровней напора, причем сначала она поднимается на высоту Нз от свободной поверхности 1 — 1 с атмосферным давлением, затем опускается на высоту (Нз + Н).
120 Гл. 3. Местные гидравлические сопротивления и расчет трубопроводов Для того чтобы началось движение жидкости по сифонному трубопроводу, необходимо весь объем трубопровода заполнить жидкостью. Запишем уравнение Бернулли трубопровода для сечений 1-1 и 2-2 в виде Лг =/сД, Рис. 3.15.
Схема сифонного трубопровода т. е. расход через сифонный трубопровод определяется разностью уровней напора и сопротивлением трубопровода и не зависит от высоты подъема Нз, С увеличением высоты подъема Нз абсолютное давление р3 ае в сечении 3 — 3 понижается. Когда зто давление становится равным давлению насыщенного пара, возникает кавитация и уменьшается расход. При скоплении пара образуется газовая пробка, происходит разрыв оплошности потока и подача жидкости прекращается.
Из уравнения Бернулли — = Нз + — + — + ~ "яотмз ~ р, рз аК3 рй рй гд где р1 и рз — абсолютное давление в сечениях 1 — 1 н 3-3 соответственно, можно определить такие параметры потока, как Нз, рз или 3г, при заданных других параметрах. Последовательное соединение простых трубопроводов — соединение различных по длине и диаметрам участков местных гидравлических сопротивлений (рис.
3.16). Рис. 3.1б. Схема последовательного соединения трубопроводов 121 Ч.1, Гидравлика Основные правила последовательного соединения простых трубопроводов. 1. При подаче жидкости расход во всех последовательно соединенных трубопроводах (1 — 3) должен быть одинаковым: 01 02 03 'к'. 2. Полная потеря потребляемого напора при движении жидкости равна сумме потерь напора во всех последовательно соединенных трубопроводах: ') й ='у'й„,+~ ~й„„г- ~ чй„„з. При этом аль;~ — амй",ц 2 2 Рр Н„=-221 — гр ч- ' +~ Ьло1+ — = 28 РК =232'л-сф ч-/ф где Лг' = 221 — гя л- рк/(рд); с = (аг1/5~к — ам/5~и)/2ф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
