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

67545. Виды теплопередачи. Электрические схемы замещения. Нагревание одного и двух тел 258 KB
  Отметим что теплопередача теплопроводностью наблюдается не только через твердые тела но и через жидкости и газы если они неподвижны. Теплопередача конвекцией Тогда закон Ома для теплового сопротивления имеет тот же вид: Отметим что в отличие от коэффициента теплопроводности λ имеющего достаточно...
67546. Тепловые режимы работы электроприводов. Средняя мощность и температура электродвигателей и электромагнитных устройств. Тепловые режимы работы электропривода 157 KB
  Поскольку двигатель как нагреваемое тело может рассматриваться в виде линейного объекта то средняя температура может быть найдена по средней мощности потерь. Мощность электрических потерь определяется по закону Джоуля-Ленца: pэ = ri2. Они состоят из потерь на гистерезис и вихревые токи и определяются формулой где m масса стали...
67547. Соотношения подобия в механике, электричестве и магнетизме 227 KB
  Простейшим видом подобия является геометрическое подобие. Коэффициент пропорциональности назовем коэффициентом подобия. Геометрически подобные треугольники Определяющим называется размер выбранный для задания коэффициента подобия.
67548. Подобие электромагнитных устройств и электрических машин 128 KB
  Видно что электромагнитная мощность пропорциональна частоте питания произведению площадей стали и окна под обмотки а также амплитуде магнитной индукции и плотности тока в обмотках. 3 Рассмотрим электромагнит постоянного тока см.5 Рассмотрим электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения.
67549. ЭЛЕМЕНТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 45 KB
  Экономические требования Синтез электропривода Синтез технической системы включает в себя структурный функциональный и параметрический синтез. представление электропривода в виде совокупности элементов определение функций и параметров каждого элемента с учетом их связей и взаимодействия.
67550. Выбор типа и параметров двигателя, передаточного и усилительно-преобразовательного устройств. Выбор типа электродвигателя 56 KB
  В простейших случаях тип двигателя совпадает с видом напряжения сети. При использовании усилительно-преобразовательного устройства в случае сети постоянного тока применяется мостовая схема четыре силовых электронных ключа и широтно-импульсная модуляция для питания двигателя постоянного тока или инвертор...
67551. СОСТОЯНИЯ МИКРОСИСТЕМ. ПОСТУЛАТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ 136 KB
  Всякая физическая теория изучает определенный класс физических систем. Одно из основных понятий любой физической теории понятие состояния физической системы которое задается переменными состояния. а Если заданы переменные состояния в некоторый фиксированный момент времени то мы имеем максимально...
67552. СОСТОЯНИЯ МИКРОСИСТЕМ. ПОСТУЛАТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) 593.5 KB
  Разные собственные векторы при фиксированном Al автоматически не являются взаимно ортогональными. Но их всегда можно ортогонализовать процедурой Шмидта, а кроме того, их можно и нормировать.
67553. ВОЛНОВАЯ ФУНКЦИЯ ЧАСТИЦЫ. УРАВНЕНИЕ ШРЕДИНГЕРА 317.5 KB
  Здесь множитель i выделен для удобства (чтобы было = - см. ниже), а - некоторый дифференциальный оператор, не включающий производных по времени. Он должен быть линейным, чтобы соблюсти принцип суперпозиции.