92-125

92. Потери напора в местных сопротивлениях возникают из-за затрат энергии вследствие внутреннего трения на граничных поверхностях и образования вихревых зон в участках изменения живого сечения и изменения направления трубопровода.

93. На начальных участках труб происходит изменение распределения кинематических параметров потока от начального до равномерного распределения движения. Распределение скоростей по живому сечению на входе близко к равномерному. На длине начального участка происходит изменение эпюры скоростей. Плоская эпюра скоростей при ламинарном движении – парабола, а при турбулентном движении – логарифмическая кривая. Потери напора на начальных участках больше, чем на участках такой же длины трубопровода: при ламинарном движении – приблизительно на (0,2  0,4) 2 / 2g, а при турбулентном – приблизительно на (0,1  1,5) 2 / 2g в зависимости от интенсивности турбулентности на входе.

94. Длина начального участка при ламинарном напорном движении жидкости в трубе равна 0,04 Red. 95. При турбулентном длина начального участка зависит от того, будет ли труба гидравлически гладкой или гидравлически шероховатой. Для турбулентного движения длину lнач для всех областей сопротивления: , где  – коэффициент Дарси при равномерном движении.  Для ламинарного движения, где  = 64 / Re,  формула: . 96. Сравнение формул показывает, что при одинаковых  и d длина lнач при ламинарном режиме движения в 5 раз больше, чем при турбулентном.

97. Также и на 92 вопрос; При протекании жидкости через местные сопротивления происходит изменение направления вектора средней скорости и его значения, изменение площади или ориентации живого сечения. Причиной этих изменений: изменение геометрии границ потока. При обтекании турбулентным потоком какой-либо преграды происходит отрыв транзитной струи от твердой стенки. При этом возникают циркуляционные области. Остальная часть потока, именуемая транзитной струей, отделяется от циркуляционных областей поверхностью раздела.

99. .                                                                                                            (7.9)

Формула (7.9) называется формулой Борда. Согласно ей потери напора при внезапном расширении равны скоростному напору потерянной скорости, так как разность (v₁ – v₂) называют потерянной скоростью.

100. Иногда местные сопротивления выражают через эквивалентную длину прямого участка трубопровода . Эквивалентной длиной называют такую длину прямого участка трубопровода данного диаметра, потери напора в котором при пропуске данного расхода равны рассматриваемым местным потерям.

,       получаем ,или  .

Эта формула позволяет весьма просто оценивать роль потерь удельной энергии в местном сопротивлении по сравнению с потерями по длине в общем балансе потерь.

101. Местные потери напора часто суммируют в соответствии с принципом наложения потерь, согласно которому полная потеря напора представляет собой арифметическую сумму потерь, вызываемых отдельными сопротивлениями. Принцип наложенния потерь дает надежные результаты лишь в случае, если расстояние между отдельными местными сопротивлениями достаточно велико для того, чтобы искажение эпюры скоростей, вызванное одним из них, не сказывалось на сопротивлении, лежащем ниже по сечению. Для этого необходимо, чтобы местные сопротивления отстояли друг от друга не ближе, чем

lвл/d=(12/√λ)-50

где lвл - длина влияния местного сопротивления;

λ — коэффициент гидравлического трения  трубы, на которой расположено местное сопротивление.

Эта формула  действительна для турбулентного движения.

При больших числах Рейнольдса в первом приближении

lвл/d≥ (30-40)d

 При малых числах Рейнольдса (большие значения λ.) взаимное влияние местных сопротивлений проявляется слабее, длина влияния местного сопротивления имеет меньшую величину и приближенно может быть оценена по формуле

lвл/d =1.25√Re.

102. Что такое длина влияния местного сопротивления?

расстояние после местного сопротивления, в пределах кото-рого устанавливается нормальная(выравненная) эпюра скоростей и пре-кращается влияние местного сопротивления на поток, называется длиной влияния местного сопротивления.

103. Как происходит изменение значения коэффициента ζ от числа Re?

В большинстве случаев с увеличением Re коэффициент сопротивления ζ уменьшается; При очень малых числах Re жидкость течет через местные сопротивления без отрыва; потери напора обусловливаются непосредственным действием сил вязкого трения и пропорциональны скорости потока в пер-вой степени. Коэффициенты местного сопротивления в этом случае связаны с числом Рейнольдса зависимостью ζ, мс = А / Re, где А– коэффициент, зависящий от вида местного сопротивления и степени стеснения потока(табличный коэфф.)

104. При каких числах Re наблюдается автомодельность коэффициента ζ от Re?

Автомодельность коэффициентов от Re при резких переходах наступает при Re ≥3000, а при плавных переходах– при Re ≥10 000.

105. Какой трубопровод называется простым?

Простым трубопроводом называется трубопровод постоянного диаметра без разветвлений и местных сопротивлений. Все остальные трубопроводы называются сложными.

106. При каких условиях в трубопроводе будет наблюдаться установившееся движение жидкости?

Установившееся движение – такое, при котором в любой точке потока скорость движения и давление с течением времени не изменяются, т.е. u и P зависят только от координат точки в потоке, но не зависят от момента времени, в который определяются характеристики движения

107. Какой трубопровод называется гидравлически длинным?

Это трубопроводы постоянного по длине диаметра, у которых основными являются потери напора по длине, а местными потерями напора и скоростным напором можно пренебречь.

108. Какой трубопровод называется гидравлически коротким?

Если местные потери напора превышают 10 % потерь напора по длине, то такой трубопровод, как правило, имеющий сравнительно небольшую длину, называют коротким.

109. Проведите расчет простого трубопровода для случая истечения под уровень.

Решив это уравнение относительно , определяем и h на всех участках.

Определив потери на всех участках, проверим баланс энергии и построим линию полного напора и пьезометрическую линию.

110. Проведите расчет простого трубопровода для случая истечения в атмосферу.

При истечении из резервуара в атмосферу (рис.13.3) уравнение Бернулли имеет вид

 (13.9)

где Н – располагаемый напор трубопровода, определяемый  высотой пьезометрического уровня,  – скоростной напор  в выходном сечении,  Σhп -  сумма потерь. 

Так как потери напора при выходе в атмосферу  отсутствуют,  уравнение (13.9) при подстановке в него потерь переходит в уравнение  (13.6),

поэтому уравнение (13.6 ) является общим  при истечении под уровень и в атмосферу.

111. Расскажите порядок расчета задачи первого типа для простого трубопровода.

112. Расскажите порядок расчета задачи второго типа для простого трубопровода.

113. Расскажите порядок расчета задачи третьего типа для простого трубопровода.

114. Какой трубопровод называется сифонным?

В сифонном трубопроводе или просто сифоне (от греческого слова "трубка") жидкость, поднимаясь самотеком из верхнего резервуара на некоторую высоту h выше уровня жидкости в нем, далее сливается в нижний резервуар (рис. 13.3).

Сифон относится к категории простых трубопроводов. Особенностью сифонного трубопровода является то, что давление жидкости по всей его восходящей линии и по части нисходящей ниже атмосферного. Принцип действия сифона основан на возникновении вакуума в самой высокой точке трубопровода.

115. Объясните, как происходит движение жидкости по сифонному трубопроводу.

Принцип действия сифона основан на возникновении вакуума в самой высокой точке трубопровода.

116. В каком сечении сифонного трубопровода будет наблюдаться наибольшая величина вакуума? От чего зависит величина вакуума? –в самой высокой точке-- ---от вакууметрической высоты---

117. В каком случае сифон может прекратить работать?

Вакууметрическая высота больше 7 м; возникновение кавитации в трубопроводе, если не выполняются условия: РвС < Рат – Рн.п.,

где РвС  -  вакуум в точке С, Рат – атмосферное давление,  Рн.п. – давление насыщенных паров жидкости при данной температуре.

118. Какое явление в трубопроводе называется гидравлическим ударом?

Гидравлический удар– явление, возникающее в текущей жидкости при быстром изменении скорости в одном из сечений. Это явление характеризуется возникновением волны повышенного или пониженного давления, которая распространяется от места изменения скорости и вызывает в каждом сечении колебания давления и деформации стенок трубопровода.

119. Какие причины могут привести к гидравлическому удару?

К возникновению гидравлического удара могут приводить различные причины: 1) быстрое закрытие или открытие запорных и регулирующих устройств; 2) внезапная остановка насоса; 3) выпуск воздуха через гидранты на оросительной сети при заполнении трубопроводов водой(обычно гид-равлический удар может начаться в заключительной стадии выпуска воздуха; 4) пуск насоса при открытом затворе на нагнетательной линии.

120. Расскажите, как происходит распространение фронта ударной волны при мгновенном закрытии затвора.

После мгновенного закрытия затвора фронт n-n ударной волны распространяется вдоль трубопровода со скоростью с. Слои жидкости последовательно, начиная от ближайшего к затвору, останавливаются, их скорость гасится до нуля.

121. Расскажите, как формируется обратная отраженная волна при мгновенном закрытии затвора.

При достижении фронтом ударной волны резервуара (противоположного затвору конца трубопровода), в момент t =t0+L/c, где L – длина участка водопровода от задвіжкі до резервуара, с – скорость распространенія волны.

122. Что называется фазой удара при гидравлическом ударе?

Фаза гидравлического удара t₀ — это время, за которое ударная волна движется от крана к резервуару и возвращается обратно.

123. Расскажите, как с течением времени происходит изменение давления в сечении трубопровода при гидравлическом ударе.

124. Запишите формулу, позволяющую определить скорость распространения ударной волны в трубопроводе.

125. Объясните, как возникает гидравлический удар при резком понижении давления (с разрывом сплошности потока). В случае резкого поніженія давленія в трубопроводе могут образоваться області холодного кіпенія, заполненные смесью пара і воздуха; т.о. может проізойті столкновеніе масс жідкостей(соудареніе колонн), пріводящее к резкому возрастанію давленія.