Не смотрите,что для педВУЗов.см на год(1965).Изучение начать с 6 страницы.Счастливой ботвы! (971242), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Если о, = ом то Р~ = Р2. Меняя краном 3 скорость жидкости в трубке 1, отмечают, когда давления в трубках 5 и 4 станут равными. Момент этот фиксируют по прекращению движения краски, поступающей в бачок б через воровку 7. С этого момента измеряют объем жидкости У, натекающей в мензурку 10 за время 1. Если площадь сечения входного отверстия трубки 8, то скорость потока: У 5~ в) Использование в технике зависимости давления в жидкости от величины ее скорости. Понижение давления в жидкости при увеличении скорости лежит в основе принципа действия многих технических устройств. Поскольку сумма давления и динамического напора в потоке жидкости постоянна, то в струе давление всегда меньше, чем в покоящейся жидкости, и при больших скоростях может стать значительно меньше атмосферного.
Жидкость, протекающая по узкой части трубки, находится поэтому в состоянии всестороннего растяжения, и так как прочность ее на разрыв весьма велика (для воды до 105 кГ1см'), то отрицательное давление может достичь весьма большой величины. Это явление используется в пульверизаторах, карбюраторах, водоструйных насосах и т.
п. На рисунке 173 изображен простейший пульверизатор. Струя, выходящая из сопла горизонтальной трубки, засасывает в вертикальную трубку краску, воду и т. п. и распыляет их. Ряс. 173. пульэеэя- Прибор, питающий двигатель внутренне- звтоР го сгорания рабочей смесью (горючего и воз- духа), называется карбюратором. На рисунке 174 изображена его схема. Атмосферный воздух по впускной трубке А засасывается в цилиндр двигателя. В суженной части трубки (в начале диффузора) создается пониженное давление, и горючее из бака Б по наклонной трубке Ж с калиброванным отверстием (жиклер) устремляется в диффузор и смешивается с воздухом. В воздухе мелкие частицы горючего быстро испаряются. 272 Часть впускной трубки, где расположен диффузор, называется смесительной камерой.
Внизу ее устанавливается дроссельная заслонка 8, с помощью которой регулируется скорость воздуха и количество смеси, поступающей в цилиндры. В топливной камере Е, из которой бензин поступает в смеснтельную камеру, размещен запорный механизм К, поддерживающий постоянный уровень топлива в камере. зйут Врсгг + 4йтэдУ.т Рнс !74 Схема устройст- аа карбюратора Рнс. 175.
Водо. струйный насос. Водоструйном насосы (рис. 175) применяются для создания небольших разрежений. 7давление в струе на выходе из насоса равно атмосферному, а в суженной части струи и в резервуаре А создается разрежение, благодаря чему засасывается воздух из сосуда, в котором желают понизить давление, 4 В. ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ И МОМЕНТА КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ К СТАЦИОНАРНОМУ ПОТОКУ 273 Найдем изменение количества движения некоторого элемента жидкости, находящейся под действием внешних снл. Рассмотрим стационарное движение идеальной жидкости. Чтобы иметь право применить закон сохранения количества движения в его простой форме, мы должны проследить движение злемента жидкости, состоящего из одних и тех же частиц. Выделим в жидкости объем, ограниченный «стенками» трубки тока н двумя нормальными к направлению скорости сечениями Я, и За Изменение количества движения указанного объема при установившемся течении происходит только благодаря перемещению «концевых» масс жидкости (рис.
166) В самом деле, пусть в начальный момент выделенный объем за. нимает положение АВСР. За время 221 частицы нз сечения АВ пройдут путь о1Л1 и переместятся в сечение А'В', частицы из сечения СР, пройдя путь о2М. перейдут в сечение С'0'. Количество движения начального объема жидкости АВСР можно пред. ставить как сумму количеств движения объема жидкости АВА'В' и А'В'СР.
Количество движения той же массы жидкости спустя время М равно количеству движения объемов А'В'СР н С'0 СР. Количество движения объема жидкости А'В'СР входит как в начальное, так и в конечное значение количества движения всего объема.' Так как движение жидкости установившееся, то значение его в том и другом случае одно и то же. Следовательно, изменение количества движения рассматриваемой массы жидкости при перемещении ее из положения АВСР в положение А'В'С'Р' равно разности количеств движения масс жидкости в объемах АВА'В' и СРС'Р'. Сквозь левое сечение 51 за время Ю в выбранный объем будет перенесена жидкость массой: дп21 = Р31о1 2(г. Сквозь правое сечение В2 за это же время из объема вытечет жидкость массой: 2(П22 Р~ 2112 ~(~ ' Вследствие несжимаемости и неразрывности жидкости: 1(л21 1(п12 Изменение количества движения благодаря поступлению жидко.
сти через сечение 51 равно: ЙП1о1 = рВ101 221 01. Аналогично изменение количества движения, обусловленное вытеканием жидкости через сечение 52. г(п22о2 = р82о2 2(1о2. Общее изменение количества движения в объеме должно быть равно импульсу результирующей внешних сял: (р320202 — рВ161 01) 2(1 = В Й. Но р31о1 = р32о2 и, следовательно: рВ1с1 ("2 о1) =В. (13,18) В написанном равенстве справа стоит результирующая внеш. них сил, приложенных к объему жидкости (массовых и поверхностных). В соответствии с третьим законом Ньютона она равна н 274 противоположно направлена результирующей сил реакции, приложенных со стороны текущей жидкости к внешним телам.
Закон сохранения количества движения можно применять к системе, включающей весь поток пли некоторую часть движущейся жидкости и граничащее с ней твердое тело или, наконец, твердое тело, находящееся в жидкости, и ту ее часть, в которой телом создано возмущение. При атом оказывается возможным, не вдаваясь в детали структуры потока жидкости, решить весьма просто целый ряд задач о взаимодействии движущейся жидкости и твердых тел. рассмотрим несколько примеров.
'Р, -==: Р 1. Реакция струи, еытекаюи(ей иэ сосуда. Когда струя жидкости вытекает через отверстие нз сосуда, то она уносит с Рис, 176. Возникновение реактивной собой некоторое количество дви- силы крв ис~ечеаив струи ва сосуда. жения. Если на систему сосуд — жидкость внешние силы не действуют, то изменение количества движения в системе должно быть равно нулю, т. е. сосуд должен двигаться в направлении, обратном направлению скорости жидкости в струе. Положим, площадь поперечного сечения струи 5, скорость истечения о. Тогда в единицу времени струя уносит с собой из сосуда количество движения Р = рзов, Для расчета скорости истечения применим уравнение Бернулли к горизонтальной трубке тока, проходящей от противоположной стенки сосуда к центру отверстия (рис.
176). Если р, — давление в сосуде на уровне центра отверстия, а рв — давление в струе, то Гв~ авв Р + =Рв+ Полагая, что скорость частиц у стенки о, = О, скорость течения в отверстии: 2 (р,— ра) Юв = (13.19) Отсюда Р = 23(Р, — Р,), (!3.20) т. е. количество движения, уносимое струей в единицу времени, численно равно удвоенной силе давления, действующей на плошадь сечения струи, и направлено в сторону истечения. 275 Рис. 177. Схема реакции потока жид кости на стенки изогнутой трубы. гхр = ф' 2 оЯоа (13.21) Сила реакции текущей жидкости на изогнутую стенку равна по величине и противоположна по направлению вектору изменения количества движения (аР.
Реакция текущей струи используется в турбинных двигателях. На рисунке 178 изображена схема устройства так называемой ективной гидравлической турбины Пельтона. Струя воды из сопла с большой коростью подается на лопатки колеса турбины (рис. 179) и приводит его в движение. 276 Сила реакции струи, приложенная к стенке сосуда, численно равна величине Р, но противоположна ей по направлению.
По. явление силы реакции струи связано с перераспределением давления в сосуде при возникновении течения, Покажидкость по. коится, силы давления, действующие на противоположно лежащие на одной горизонтали участки стенок сосуда, уравновешиваются. При истечении жидкости давление в струе в соответствии с законом Бернулли меньше, чем в покоящейся жидкости, и давление на заднюю стенку оказывается больше, чем на переднюю. Обращает на себя внимание тот факт, что сила реакции струи оказывается равной удвоенной разности давлений. Он объясняется тем, что сила давления уменьшается на величину (р, — рг)5 в струе и на такую же величину в области вблизи отверстия, где скорость уже близка к скорости течения в струе. Измерить силу ра~ р реакции можно динамометром по схеме, изображенной на риг сунке 176. Таким способом в принципе измеряется сила тяги реактивных двигателей и ракет.
2. Использование силы реанг(ии струи в турбинак. Сила реакции возникает и в том случае, когда скорость течения постоянна по величине, но изменяется по направлению. Положим, жидкость течет по трубе постоя нного сечения, плавно согнутой на 90' (рнс. 177). Если движение стационарное, то скорости во всех сечениях трубы по величине одинаковы. Будем рассматривать всю трубу как однутрубку тока. Через сечение Яг, расположенное до поворота трубы, жидкость ежесекундно проносит количество движения Р, = (рЗ,а,) вг1 через сечение Яа (после поворота) — Р, = (рЗаоз) о,, Но Яг = — Яз = Я и о, = оа = о, следовательно ЬР = рБо(оа — иг) или по величине равно: Рис !78.
Схема устройства активной гидра- влической турбины Пельтона На рисунке 180 изображен разрез лопатки и схема движения на ней струи. Струя, падающая из сопла, разделяется средним ребром лопатки на две части, скользит по поверхности лопатки, стекая в направлении, прямо противоположном направлению падающей струи. Форма лопаток подбирается так, чтобы не возникал удар струи о лопатки, ведущий к частичной потере энергии струи.
Сила, действующая на лопатки турбины, равна: Р = — г50(о' — о,'), !13.22) Рис. !80. Разрез лопатки турбины Пельтона и схема движения на ней струи жидкости Рис. !79. Колесо турбины Пельтоиа. где о — скорость воды в неподвижной системе отсчета; о' — скорость падающей воды относительно лопатки: о =о — Оа, где о, — скорость движения лопатки; о1' — скорость воды, стекающей с лопатки о,' = о,— о, подставим значение о' и о!' в формулу (13.22): г' = 2р5о(о — о,). Мощность, развиваемая турбиной: й7 = — = 2р5о(о — о,) о,. Ги,щ и! Турбина развивает максимальную мощность при полной передаче струей кинетической энергии своего движения лопаткам турбины, Это возможно, если абсолютная скорость воды, стекающей с лопатки, равна нулю: о,'+о, = 2ов — о = О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
