39.Решение третьей задачи расчёта трубопроводов.

Задача 3-его типа

Дано:

напор – Н расход – Q вязкость жидкости –  длина трубопровода – l шероховатость стенок – 

Найти – d

З адача решается графически, путем построения зависимости требуемого напора Н от диаметра трубопровода d при заданном расходе Q. Задавая ряд значений d, для каждого из которых определяется величина  с учетом области сопротивления, вычисляют соответствующие значения напоров Н по формулам.

Результаты подсчетов сводятся в график Н = f (d), позволяющий по заданному Н опреде­лить d и далее уточнить необходимую величину Н при выборе ближайшего большего стандартного диаметра d.

40. Истечение жидкости из отверстия

Различают следующие виды отверстий: по размеру – малое и большое, по толщине стенки – отверстия в тонкой и толстой стенке.

ИСТЕЧЕНИЕ ЧЕРЕЗ МАЛОЕ НЕЗАТОПЛЕННОЕ ОТВЕРСТИЕ С ОСТРОЙ КРОМКОЙ

Истечение происходит при постоянном напоре, то есть уровень жидкости в резервуаре является неизменным. Это возможно, если свободная поверхность жидкости занимает большую площадь или если в резервуар подается такой же расход, что и вытекает через отверстие.

При постоянном напоре скорости истечения будут неизменными, движение будет установившимся. При этом линии тока и траектории движения частиц жидкости совпадают.

Малым отверстием называется такое, у которого наибольший вертикальный размер d не превышает 0,1H. При выполнении этого условия скорости на верхней и нижней границах, вытекающей из отверстия струи, можно считать одинаковыми.

Ближайшее к отверстию сечение струи, в котором движение может быть принято плавно изменяющимся, находится на расстоянии примерно 0,5d от внутренней поверхности стенки резервуара. Это сечение называется сжатым сечением струи.

Скорости во всех точках сжатого живого сечения можно считать параллельными и в силу малости отверстия одинаковыми.

Коэффициент сжатия есть отношение площади сжатого живого сечения к площади отверстия :

Ниже сжатого сечения площади живых сечений струи изменяются слабо и жидкость движется в виде компактной струи. На достаточно большом расстоянии от отверстия в связи с насыщением струи воздухом струя начинает дробиться и теряет компактность.

Основные расчетные формулы принимают вид:

. .

При истечении из отверстия происходит изменение сечения струи, называемое инверсией струи.

ИСТЕЧЕНИЕ ЧЕРЕЗ МАЛОЕ ЗАТОПЛЕННОЕ ОТВЕРСТИЕ С ОСТРОЙ КРОМКОЙ

При истечении через отверстие под уровень жидкости отверстие называется затопленным.

Между сечениями А–А и В–В должны быть учтены потери напора:

а) потери между сечениями А-А и С-С, аналогичные потерям при истечении в атмосферу через малое отверстие с острой кромкой:

;

б) потери между сечениями С-С и В-В, связанные с внезапным расширением струи от сжатого сечения до сечения во втором резервуаре, равные: .

Соответственно скорость в сжатом сечении:

Так как площадь струи в сжатом сечении равна , то расход, проходящий через затопленное отверстие равен: .

При истечении через малое затопленное отверстие в формулы для скорости и расхода входит z – разность отметок уровней жидкости до отверстия и за ним.

Опыты показывают, что коэффициент расхода μ при истечении через затопленное отверстие может приниматься равным коэффициенту μ для незатопленного отверстия.

41. ИСТЕЧЕНИЕ ЧЕРЕЗ НАСАДКИ

Насадками называются присоединенные к отверстию короткие трубки определенной длины. При истечении в газовую среду насадок будет называться незатопленным.

Внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури) - прямая цилиндрическая трубка длиной , присоединенная под прямым углом с внешней стороны резервуара к отверстию того же диаметра во входной части трубки происходит сжатие потока. За сжатым сечением следует расширение потока до заполнения всего поперечного сечения насадка. Между транзитной струей и стенкой насадка образуется кольцевая вихревая водоворотная зона.

Содержащийся в воде воздух и пары, зажатые в водоворотной зоне, довольно быстро уносятся транзитным потоком. В этой зоне понижается давление, создается вакуум. Значение вакуума, зависит от скорости движения жидкости или, от напора.

Значение вакуума по длине водоворотной зоны изменяется: увеличиваясь от входа, достигает максимума в сжатом сечении, а затем уменьшается до нуля примерно в конце водоворотной зоны.

Если в створе сжатого сечения к насадку присоединить жидкостный вакуумметр, то вакуумметрическая высота, определяемая по высоте поднятия жидкости в трубке прибора, будет равна:

Так как сжатия потока на выходе из насадка нет,

то есть ε = 1.

При необходимости увеличить расход через отверстие достаточно присоединить к внешней стенке резервуара цилиндрический насадок.

42. Дифференциальное уравнение установившегося плавно изменяющегося движения жидкости

Руслом с положительным (прямым) уклоном дна принято называть такое русло, у которого абсолютные отметки дна уменьшаются по направлению движения жидкости.

Уравнение является об­щим дифференциальным уравнением установившегося плавно изменяющегося движения жидкости в открытом русле:

Для призматического русла:

43. Основные виды установившегося движения жидкости в открытом русле.

> 0-движ. с нарастанием глубин по длине потока

< 0 – движ. с уменьшением глубин по длине потока(спад).

= 0 – движение с постоянной глубиной по длине потока.

Уравнение равномерного движения жидкости в открытом русле:

Открытые русла можно разделить на две категории: призматические и непризматические.

Призматические русла - русла, в которых основные геометрические параметры потока остаются постоянными по всей его длине.

В общем случае непризматического русла площадь живого сечения потока: