Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Топ:
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Интересное:
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Дисциплины:
2017-11-27 | 377 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Гидравлические сопротивления – это силы трения, возникающие в реальной жидкости при ее движении. На их преодоление тратится часть энергии, называемой гидравлическими потерями. Решение многих задач сводится к установлению зависимости: как изменяется скорость и давление по длине потока?
Для ответа на этот вопрос используются:
· Уравнение постоянства расхода – Q = u S;
· Уравнение Бернулли – z + p / ρg + u2 / 2g + ∑ h = H.
Эти уравнения имеют неизвестные: p; u; ∑ h. Для решения проблемы недостает еще одного расчетного уравнения. Им будет являться потери напора, которые вызываются сопротивлениями по длине трубопровода и местными сопротивлениями, т.е. ∑ h = hl + hм
где hl – определяются силами трения;
hм – определяются величиной и направлением скорости потока.
1. Потери по длине трубопровода определяются по формуле Дарси – Вейсбаха:
hl = λ l u2 /2gd
где l – длина трубы (м); d – диаметр трубы (м); λ - коэффициент Дарси или гидравлического сопротивления, безразмерный. Его можно рассматривать как коэффициент пропорциональности между потерей напора на трение (hl) и произведением относительной длины трубы l/d и скоростным напором u2/2g.
λ зависит не только от вязкости, внутреннего состояния трубы (шероховатости), но и от режима движения жидкости. Поэтому определение его является одной из сложнейших задач.
Шероховатость поверхности внутренних стенок труб, каналов, лотков характеризуется наличием выступов. Их высота различна и зависит от материала изготовления, сроков эксплуатации и других факторов. Высоту выступов называют абсолютной шероховатостью. Т.к. промышленные трубы обладают неравномерной высотой выступов, то пользуются понятием эквивалентной шероховатостью. Под эквивалентной шероховатостью понимают такую условно равномерную шероховатость, при которой потери напора в трубе такие же, как при естественной шероховатости. Она определяется на основе гидравлических испытаний трубопроводов. Значения для различных труб определены и сведены в таблицы справочника (kэ, мм). Параметры шероховатости изменяются во время эксплуатации труб, что соответственно изменяет и значение коэффициента гидравлического сопротивления.
|
При эксплуатации труб различают гидравлически гладкие трубы (при движении жидкости по такой трубе образуется слой жидкости, движение которого считают ламинарным) и гидравлически шероховатые трубы.
При ламинарном режиме движения жидкости λ зависит только от числа Рейнольдса и расчет его ведется по формуле: λ = 64 / Rе, а потери рассчитываются либо по формуле Дарси – Вейсбаха hl = λ l u2 /2gd, либо уравнением Пуазейля – Стокса: hl = 32 ν u l / gd2.
При турбулентном режиме λ зависит не только от числа Рейнольдса, но и относительной шероховатости kэкв / d. В переходной области λ определяется по формуле Альтшуля: λ = 0,11(kэкв / d + 68 / Re)0,25. В области квадратичных труб коэффициент λ зависит только от шероховатости и его значение определяется по формуле Шифринсона: λ= 0,11(kэкв / d)0,25. Значение kэкв берется из таблиц.
2. Местные гидравлические сопротивления (местные потери). Под ними понимают такие элементы трубопровода, в которых происходит изменение скорости потока, отрыв струи от стенок и возникновение вихрей (смотрите рисунки).
Каждый вид местного сопротивления характеризуется коэффициентом местного сопротивления ξ (дзета), который определяется опытным путем и выражается формулами, графиками, таблицами и приводятся в справочниках.
Местные потери рассчитываются по формуле Вейсбаха:
hм = ξ u2 / 2g.
u – скорость движения жидкости. Если она меняется, то берут большую из скоростей (скорость в трубе с меньшим диаметром). Если на трубопроводе установлены несколько местных сопротивлений, то общий коэффициент местного сопротивления определяется: ∑ξ = ξ1 + ξ2 + ξ3 + ξ4 ···.
|
Рассмотрим некоторые виды местных сопротивлений.
1. Внезапное расширение (рис.1) и внезапное сужение (рис.2).
рис.1 рис.2
При расширении русла (рис.1) скорость падает, а давление повышается. Затрата энергии на преодоление сил трения определяется:
h вн.рас. = (u1 – u2)2 /2g = (u1/u2 -1)2 u22 /2g = ξвн.рас. u22 /2g
где ξвн.рас=(u1/u2 -1)2 = (S2/S1 – 1)2 = (d22 / d12 – 1)2.
При сужении русла (рис.2) скорость увеличивается, а давление уменьшается. Учитывая, что потери напора обусловлены расширением струи (увеличением площади от Sс до S2), коэффициент ξвн.суж.= (S2/Sс – 1)2, но степень сжатия струи S2/Sс можно заменить коэффициентом сжатия ε = Sс/S2, получим: ξвн.суж.= (1/ ε – 1)2. Соответственно коэффициент сжатия находят по таблицам справочника.
В случае определения потерь напора на входе в трубу из резервуара очень большого размера, т.е. S1 > S2, можно считать, что d22 / d12 = 0, и ξвн.рас= 0,5, т.е. h вн.рас. =0,5. u2 /2g.
2. Диафрагма.
При ее установке в трубе постоянного сечения ξдиаф. определится по формуле:
ξдиаф.= (S/Sд ε – 1)2, где Sд – площадь отверстия диафрагмы; ε – коэффициент сжатия равный Sс/Sд.
3. Диффузор и конфузор.
диффузор конфузор
Коэффициент местного сопротивления диффузора ξдиф. Опредекляется по формуле: ξдиф = k ((S2/S1 – 1)2, где k – коэффициент, учитывающий уменьшение потерь и зависящий от угла конусности α.
Коэффициент местного сопротивления конфузора ξкон. Определяется в долях от потерь напора при внезапном сужении ξкон..= k (1/ ε – 1)2, где k коэффициент, учитывающий уменьшение потерь напора в конфузоре. Он зависит от угла сходимости α.
4.Изменение направления потока.
Колено без закругления. Потери возникают за счет образования вихрей, отрыва потока от стенок и они растут с ростом угла δ, который определяет ξкол. Потери напора определятся: hм = ξкол u2 / 2g
Уменьшить потери можно, если применить колено закругленное. При этом уменьшается процесс вихреобразования.
Причем это уменьшение тем больше, чем больше относительный радиус кривизны отвода R / d. При значительной его величине вихреобразование полностью устраняется, т.е. ξ отв. Зависит от соотношения R / d, угла δ и площади поперечного сечения трубы.
|
|
|
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!