15. Струйка, поток жидкости, расход, живое сечение.

Элементарная струйка.Представим себе поток жидкости, проведем живое сечение, в котором выделим элементарную площадку dw. Через все точки площадки проведем линии тока.

Понятие элементарной струйки позволяет получить основные зависимости для расчета параметров движущейся жидкости. Упростить задачу оказалось возможным благодаря следующим свойствам элементарной струйки:

1. Так как площадка dw является элементарной, то величины скорости и давления для всех точек элементарного поперечного сечения струйки можно считать одинаковыми. Это свойство позволяет не учитывать в пределах живого сечения элементарной струйки сложного характера изменения скорости и давления.

2. Так как боковая поверхность струйки образована линиями тока, вдоль которых скользят другие частицы, то проникновение через боковую поверхность других частиц жидкости невозможно. Элементарная струйка как бы заключена в водонепроницаемые стенки, не имеющие толщины. Это свойство позволяет легко реализовать в расчетах законы сохранения массы и энергии не усложняя решение учетом массообменных процессов.

Поток жидкости состоит из совокупности элементарных струек.

Расход жидкости - объем жидкости, протекающий в единицу времени через данное живое сечение потока. Расход жидкости измеряется обычно м3/с, дм3/с (или л/с), обозначается расход потока жидкости буквой Q, а расход элементарной струйки ΔQ. Расход.

Q = L3 / t, [м3/с]

Живым сечением называется поперечное сечение потока, нормальное ко всем линиям тока, его пересекающим. Таким образом, при плавно изменяющемся (тем более при равномерном) движении живое сечение представляет собой плоскость, а при неплавно изменяющемся может быть и криволинейной поверхностью. При плавно изменяющемся движении реальной (вязкой) жидкости, напомним, давление в плоскости живого сечения распределяется по гидростатическому закону.

16. Расход, уравнение расхода.

17. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.

18. Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости.

19. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.

В реальных потоках жидкости присутствуют силы вязкого трения. В результате слои жидкости трутся друг об друга в процессе движения. На это трение затрачивается часть энергии потока. По этой причине в процессе движения неизбежны потери энергии. Эта энергия, как и при любом трении, преобразуется в тепловую энергию. Из-за этих потерь энергия потока жидкости по длине потока, и в его направлении постоянно уменьшается. Т.е. напор потока H потока в направлении движения потока становится меньше. Если рассмотреть два соседних сечения 1-1 и 2-2, то потери гидродинамического напора  ”h составят:

,

где H1-1- напор в первом сечении потока жидкости,

H2-2- напор во втором сечении потока,

h - потерянный напор - энергия, потерянная каждой единицей веса движущейся жидкости на преодоление сопротивлений на пути потока от сечения 1-1до сечения 2-2.

С учётом потерь энергии уравнение Бернулли для потока реальной жидкости будет выглядеть

Индексами 1 и 2 обозначены характеристики потока в сечениях 1-1 и 2-2.

Если учесть, что характеристики потока V и ± зависят от геометрии потока, которая для напорных потоков определяется геометрией трубопровода,  понятно, что потери энергии (напора) в разных трубопроводах будут изменяться неодинаково. Показателем изменения напора потока является гидравлический уклон I, который характеризует потери напора на единице длины потока. Физический смысл гидравлического уклона – интенсивность рассеяния энергии по длине потока. Другими словами, величина I показывает, как быстро трубопровод поглощает энергию потока, протекающего в нём