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 розв’язування 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

19480. НГМД, НЖМД 27 KB
  НГМД НЖМД НГМД Цей пристрій використовує як носія інформації гнучкі магнітні диски дискети які можуть бути 5ти або 3х дюймовими. Дискета це магнітний диск начебто пластинки поміщений в конверт. В залежності від розміру дискети змінюється її ємність в байтах. Якщ...
19481. Основні характеристики ЗП 23.5 KB
  Основні характеристики ЗП 1Інформаційна ємність. Виміряється в кілобайтах мегабайтах гігабайтах і терабайтах. 2 Час доступу. Визначається як усереднений інтервал від видачі запиту на передачу блока даних до фактичного початку передачі. Дискові накопичувачі мають
19482. Паралельні компютерні архітектури 42.8 KB
  Паралельні комп'ютерні архітектури Швидкість роботи комп'ютерів стає все вище а й вимоги до них постійно зростають. Астрономи намагаються відтворити всю історію Всесвіту з моменту великого вибуху і до сьогоднішнього дня. Фармацевти хотіли б розробляти нові лікарськ
19483. Принцип організації системи BIOS 30.5 KB
  Принцип організації системи BIOS BIOS англ. Basic Input/Output System базова система введення/виведення є набором спеціальних підпрограм які використовуються комп'ютерами архітектури x86 для ініціалізації компонентів персональної платформи необхідних для її первинного завантаж...
19484. Принципи дії системи переривань 27 KB
  Принципи дії системи переривань Система переривань будьякого комп'ютера є його найважливішою частиною що дозволяє швидко реагувати на події обробка яких повинна виконаються негайно: сигнали від машинних таймерів натиснення клавіш клавіатури або миші збої пам'яті і ...
19485. Способи адресації 28.5 KB
  Способи адресації Спо́соби адреса́ції па́м'яті комплекс стандартизованих для певної архітектури системи команд центрального процесора способів для визначення обчислення місця розташування операндів в пам'яті ЕОМ або адреси наступної команди при виконанні команд
19486. Типи та формат команд 29 KB
  Типи та формат команд Количество команд и их сложность являютса важнейшым фактом при выборе Архітектуры системи командАСК.По етому виделяют следуйщие видиАСК: 1.Стековая 2.Акумуляторная 3.Регистровая 4.С виделеним доступом к памяти Стекові архітектури У стек
19487. Флеш та кеш память 27.5 KB
  Флеш та кеш пам'ять Кешпам’ять від Cache – тайник – це засіб копіювання і зберігання блоків даних основної пам’яті типу DRAM в процесі виконання програми. Кешпам’ять побудована на швидкодіючих тригерних ЕП але має невелику ємність порівняно з основною динамічною пам’яттю...
19488. Основні характеристики шини 16.34 KB
  Основні характеристики шини Розрядність шини визначається числом паралельних провідників що входять в неї. Перша шина ISA для IBM PC була восьмирозрядний тобто по ній можна було одночасно передавати 8 біт. Системні шини сучасних ПК наприклад Pentium IV 64розрядні. Пропус...