19764

Розрахунок втрат напору

Практическая работа

Физика

Практична робота №2 Розрахунок втрат напору Мета роботи: закріпити знання курсантів з тем €œГідродинаміка€ та €œГідравлічні опори€ за допомогою розвязування задач Прилади і матеріали: конспект лекцій зразок звіту лінійка олівець довідник з гідравліки. Тео...

Украинкский

2013-07-17

84.5 KB

4 чел.

Практична робота №2

Розрахунок втрат напору

Мета роботи: закріпити знання курсантів з тем “Гідродинаміка” та “Гідравлічні опори” за допомогою розв’язування задач

Прилади і матеріали: конспект лекцій, зразок звіту, лінійка, олівець, довідник з гідравліки.

Теоретичні відомості

Гідродинаміка – розділ гідромеханіки, який вивчає закони руху рідин та тіл в рідинах.

Гідродинамічний тиск – внутрішній тиск, який виникає при русі рідини.

Елементарна струминка – це частина потоку нескінчено малого поперечного перерізу або це рідина, яка рухається всередині трубки течії.

Для стаціонарного руху рідини елементарна струминка має такі властивості:

  1.  її форма та орієнтація в просторі залишаються незмінними з часом;
  2.  бокова поверхня струминки непрониклива для рідини;
  3.  швидкість і тиск в усіх точках живого перерізу однакові із-за малої величини живого перерізу струминки (хоча вздовж потоку можуть змінюватись).

Живий переріз S – площа перерізу потоку (течії, струминки), проведеного нормально (перпендикулярно) до напрямку лінії течії та обмеженого його зовнішнім контуром.

Змочений периметр П – це довжина контуру живого перерізу, по якому рідина дотикається до обмежуючих поверхонь. Наприклад: для напірного руху (мал. 1, а, б): ;  .

А для безнапірного руху (мал. 1, в, г): ;  .

Гідравлічний радіус Rг – це відношення площі живого перерізу потоку до змоченого периметру:

Еквівалентний діаметр dе – це величина, яка чисельно дорівнює чотирьом гідравлічним радіусам:  .

Так, для труб круглого перерізу при напірному русі (мал. 1,а): .

А для напірного руху в трубах прямокутного перерізу (мал. 1, б):

.

Розхід рідини – це кількість рідини, що протікає через живий переріз потоку за одиницю часу. В залежності від величини, якою вимірюють кількість рідини, виділяють:

  •  об’ємний розхід V: , де L3 – об’єм рідини; τ – час;
    •  масовий розхід M: , де m – маса рідини;
    •  ваговий розхід G: , де mg – вага рідини.

При чому вони досить просто пов’язані між собою:  .

Середня швидкість потоку – це уявна швидкість потоку, яка однакова для всіх частинок перерізу, і має таке значення, при якому розхід рідини дорівнює дійсному розходу.

Рівняння сталості розходу:

V=const

Якщо нестислива рідина рухається без розривів, то при стаціонарному русі об’ємний розхід для будь-яких живих перерізів потоку незмінний

Основне рівняння гідродинаміки – рівняння нерозривності потоку:

ωср=const

При стаціонарному русі нестисливої рідини добуток площі живого перерізу на середню швидкість потоку величина незмінна.

Якщо записати це рівняння для випадку, зображеному на мал. 2, то:

;

Рівняння Бернуллі:

Для випадку, вказаного на мал. 3 маємо:

де Р – питома потенційна енергія тиску або п’єзометричний напір; ρgz– питома потенціальна енергія сили тяжіння;  - питома кінетична енергія.

Обидва записи представляють собою рівняння Бернуллі для елементарної струминки ідеальної рідини:

При стаціонарному русі елементарної струминки ідеальної рідини повна питома енергія вздовж струминки незмінна.

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ЗМІСТ

Рівняння Бернуллі може мати наступний вигляд:

 

або

де Нп – повний напір рідини даного потоку (мал. 4,5);

zгеометричний напір, т.б. висота перерізу потоку над порівняльною площиною ОО;

P/ρgп’єзометричний напір (висота), який відповідає гідростатичному тиску в даній точці. За висотою hп в п’єзометричній трубці (П1, мал.4) визначають тиск потоку.

ω2/(2g)швидкісний напір hшв, який вимірюється за допомогою трубки Піто (П2, мал. 5). Він дає змогу оцінити швидкість потоку.

Тобто можна інакше сформулювати рівняння Бернуллі для елементарної струминки ідеальної рідини:

При стаціонарному русі елементарної струминки ідеальної рідини сума трьох напорів (висот) – геометричного, п’єзометричного та швидкісного незмінна вздовж потоку.

ГЕОМЕТРИЧНИЙ ЗМІСТ

Задачі

  1.  Вода циркулює в системі опалення і в підвалі будинку надходить в трубу діаметром 4 см зі швидкістю 0,5 м/с. Якою буде швидкість течії в трубі діаметром 2,6 см?
  2.  Вода тече по трубі змінного перерізу. Швидкість води в широкій частині труби дорівнює 20 см/с. Визначити швидкість у вузькій частині труби, діаметр якої в 1,5 рази менший діаметра широкої частини.
  3.  В широкій частині горизонтальної труби нафта тече із швидкістю 2 см/с. Визначити швидкість нафти у вузькій частині труби, якщо різниця тисків ΔP в широкій та вузькій частинах її дорівнює 6,65 кПа.
  4.  В горизонтальній трубі з поперечним перерізом 20 см2, тече рідина. В одному місці труба має звуження до 12 см2. Різниця рівнів Δh у двох манометричних трубках, встановлених у широкій та вузькій ділянках, дорівнює 8 см. Визначити об’ємний розхід рідини.
  5.  Горизонтальний циліндр насосу має діаметр 20 см. В ньому рухається поршень із швидкістю 1 м/с, та виштовхує воду через отвір, діаметром 2 см. З якою швидкістю буде витікати вода із отвору? Яку величину буде мати надмірний тиск води в циліндрі?
  6.  До поршня шприца, розміщеного горизонтально, прикладена сила F=15Н. Визначити швидкість витікання води із шприца, якщо площа поршня S=12 см2.

  1.  Тиск вітру на стіну дорівнює 200 Па. Визначити швидкість вітру, якщо він дує перпендикулярно стінці. Густина повітря ρ=1,29 кг/м3.
  2.  Струмінь води (діаметром 2 см) зі швидкістю 10 м/с зітхається з нерухомою плоскою поверхнею перпендикулярно. Знайти силу тиску струменя на поверхню, враховуючи що після зіткнення швидкість частинок води стала рівна нулю.

  1.  Вода тече по круглій гладкій трубі діаметром 5 см із середньою поперечною швидкістю 10 см/с. Визначити число Рейнольда Re для цього потоку рідини та вказати характер руху.
  2.  По трубі тече машинне масло. Максимальна швидкість, при якій рух масла залишається ламінарним, дорівнює 3,2 см/с. При якій швидкості рух гліцерину в цій трубці переходить із ламінарного в турбулентний?
  3.  В трубці з внутрішнім діаметром 3 см тече вода. Визначити максимальний масовий розхід води при ламінарному потоці.
  4.  Мідна кулька діаметром 1 см падає із сталою швидкістю у касторовій олії. Чи можна вважати рух олії, спричинений падінням кульки, ламінарним? Критичне число Рейнольда Reкр=0,5.
  5.  Латунна кулька діаметром 0,5 мм падає в гліцерині. Визначити: швидкість стаціонарного руху кульки; чи можна вважати ламінарною область обтікання кульки?
  6.  При русі кульки діаметром 2,4 мм у касторовій олії ламінарне обтікання спостерігається при швидкості кульки не більшій 10 см/с. При якій мінімальній швидкості кульки радіусом 1 мм в гліцерині обтікання стане турбулентним?

  1.  10 м3 рідини перекачали через трубопровід за 5 хв. Визначити об’ємний розхід трубопроводу.
  2.  Визначити масу соляри (ρ=900 кг/м3), яка перетекла за 10 хв з об’ємним розходом 0,06 м3/с.
  3.  Визначити гідравлічний радіус водяного каналу, якщо він має прямокутний переріз, його ширина 6м та глибина 2м. Чому дорівнює його еквівалентний діаметр.
  4.  Визначити діаметр труби, якщо потік рідини в ній з швидкістю 10 м/с має об’ємний розхід 0,5 м3/с.
  5.  Покази гідролагу (трубки Піто) 8 атм. Чому дорівнює швидкість судна? Густина морської води дорівнює 1,02 т/м3.
  6.  Судно рухається з швидкість 7 м/с. Які покази манометра гідролагу (трубки Піто) при цьому, якщо густина морської води дорівнює 1,02 т/м3?
  7.  Визначити середню швидкість потоку рідини, якщо діаметр трубопроводу 25 мм, об’ємний розхід 1,5 м3/год.

Рекомендована література:

  1.  Н.Г. Латушина и др. Техническая термодинамика с основами теплопередачи и гидравлики. Л.: Машиностроение, 1988.
  2.  Б.Ф.Левицький, Н.П. Лещій. Гідравліка. Загальний курс. Львів: Світ, 1994р.
  3.  Я.И. Вайткунский и др. Гидромеханика, Л.: Судостроение, 1982
  4.  А.М. Мхитарян. Гидравлика и гидромеханика. ГИЗ ТЛ УССР, 1978
  5.  Д.В. Штернлихт., Гидравлика. М.: Энергия, 1984
  6.  Задачник по гидравлике, гидромашинам, гидропроводу., под редакцией Некрасова. М.: Высшая школа, 1989


d

h

2h

3

b

d

Мал. 1

ω1

ω2

Мал. 2

1

2

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51636. Водні багатства Сумщини. Охорона водойм. Письмове додавання і віднімання трицифрових чисел 102 KB
  Закріплювати вміння учнів розвязувати приклади на вивчені випадки письмового додавання і віднімання трицифрових чисел задачі рівняння; розширювати поняття водойми вода ознайомити з водними багатствами рідного краю; виховувати бережливе ставлення до водойм економне використання прісної води. Втрата води страшніше для живого організму ніж голод. Кожного дня з поверхні океанів і морів випаровується величезна кількість води. Попавши в ріки дощові та снігові води знову прокладуть свій шлях до морів та океанів так завдяки Сонцю...
51638. Синоніми. Антоніми. Малювання за уявою 59.5 KB
  Тема урока: Синонимы. Задачи урока: раскрыть учащимся смысл терминов синонимы и антонимы ; показать их значение в речи на практических примерах; учить детей использовать синонимы в своей речи; развивать воображение школьников логическое мышление; воспитывать культуру умственного труда. Оборудование: таблицы Синонимы наглядность к игре Антонимы грамзапись иллюстрации. Изучение нового материала: 1 Знакомство с термином синонимы .
51639. Тестування 2.7 MB
  Підбираю такі завдання які розвивають нестандартне мислення творчі здібності художню уяву уміння реалізувати свої задуми. Звязок учитель учень учитель дає змогу ефективно керувати колективною індивідуальною та самостійною діяльністю учня впродовж всього уроку своєчасно виявляти та ліквідовувати прогалини в знаннях розвивати пізнавальну та творчу діяльність школярів економити час при перевірці завдання. З цією метою в свою роботу я почала впроваджувати тестові завдання. Тестові завдання використовуються на уроках після...
51641. Одушевлённые и неодушевлённые имена существительные. Правила здорового образа жизни 90.5 KB
  Последний листочекправило остался на кустике. Правило. А потом придумать в соответствии со своей группой слов правило Здоровья. Правило Ешь витамины.
51643. УРОК ИНОСТРАННОГО ЯЗЫКА 145 KB
  Образовательный потенциал урока иностранного языка. Методическое содержание урока иностранного языка. Логика урока иностранного языка. Образовательный потенциал урока иностранного языка Урок иностранного языка это законченный отрезок учебной работы на протяжении которого осуществляется достижение конкретной практической образовательной развивающей и воспитательной целей путём выполнения заранее спланированных упражнений индивидуального и индивидуальногруппового характера на основе использования учителем средств и приёмов обучения.
51644. Садовые цветы. Тюльпан 137 KB
  Тюльпан Цель: формирование графических умений и навыков; развитие наблюдательности; развить умение рисования тюльпанов; обобщить знания детей о садовых цветах. В 11 веке в природе насчитывалось до 110 видов тюльпанов. К XVI веку было известно уже около 300 сортов тюльпанов. На Руси дикие виды тюльпанов были известны ещё в XII веке но луковицы сортов садовых тюльпанов впервые были завезены в Россию в эпоху царствования Петра I в 1702 году из Голландии.