|
|
ОСНОВНІ ГІДРОДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКУ РІДИНИМета: ознайомитися та визначити основні характеристики потоку рідини, що рухається. Обладнання та матеріали: лабораторна установка, схема та описання якої представлена на рисунку 1.
Загальні відомості Кількість рідини, що протікає через переріз потоку в одиницю часу, називається розходом рідини. В залежності від того, в чому виражається кількість рідини, розрізняють: об’ємний розхід V Швидкість рідини в різних точках перерізу потоку неоднакова (біля стінок трубопроводу вона майже дорівнює 0, а по центру перерізу – максимальна), тому в розрахунках використовують середню швидкість руху рідини, що визначається як співвідношення об’ємного розходу рідини V до площі перерізу потоку S. Wсер. = Vсек. /S (1) Звідки: Об’ємний розхід рідини Vсек. = Wсер. ·S, м3/с (2); Масовий розхід рідини M = Wсер. · S · ρ, кг/с (3); Ваговий розхід рідини G = Wсер. · S · γ, н/ с (4). В розрахунках процесів, пов’язаних з рухом рідини та газів, вирішальне значення має характер руху потоку, що розглядається. Встановлено існування для реальних рідин та газів ламінарному потоці усі частинки рухаються паралельно один одному, а в турбулентному – хаотично, переміщуються між собою за рахунок пульсації швидкості в кожній точці потоку. Характер руху рідини та газу залежить, як показали досліди, від геометричних розмірів потоку – діаметру для круглих труб та еквівалентного діаметру для не круглих перерізів, швидкості руху, в’язкості та густини рідини. Вплив перерахованих фізичних параметрів потоку на характер руху визначається величиною критерію Рейнольдса:
Рисунок. 1 Гідравлічна схема установки. Рідина з водопроводу подається до напірного баку 1,де підтримується постійний рівень за допомогою трубки переливання 2. Самоплавка рідина з напірного баку подається в скляну трубку 3. Швидкість рідини регулюється вентилем 4,а розхід ії замірюється за допомогою ротаметру 5. З ємкості 6 в скляну трубку подається барвник, розхід якого регулюється вентилем 7. Відпрацьована рідина зливається до каналізації 8. Відстань від верхнього рівня рідини в напірному баці до місця введення рідини в скляну трубку – 1,9м. Діаметр скляної трубки де W – середня швидкість потоку, м/с; d – діаметр, м; ρ – густина рідини, кг/м3 μ – динамічний коефіцієнт в’язкості, Па · с; ν – кінематичний коефіцієнт в’язкості, м2/с встановлено, що для ламінарного режиму чисельне значення критерію Рейнольдса завжди менше, а для турбулентного режиму завжди більше визначеного та критичного значення (для прямих труб критичне значення критерій Рейнольда дорівнює 2320). Необхідно відмітити, що критичні значення являються певною мірою умовною величиною, тому що важко визначити різкий перехід від номінального режиму до турбулентного. Як правило спостерігається так звана «перехідна» область зникання ламінарного режиму та встановлення турбулентного стану потоку. Чисельні значення критерію Рейнольдса для перехідної області знаходяться в межах 2320 і 10.000. При значеннях більш 10.000 режим потоку стає турбулентним. При номінальному режимі середня швидкість всього потоку дорівнює:
Wсер. / W max = 0,5 (6) При турбулентному режимі:
Wсер. / W max = 0,61·Re1/38
Рідина, що знаходиться в спокійному стані або рухається, володіє певним запасом механічної енергії, тобто здатна виробляти роботу. Рідина в спокійному стані володіє лише потенційною енергією, що складається з потенційної енергії положення Z та потенційної енергії тиску P/γ, де P – тиск, н/м2. Міра енергії, що належить одиниці ваги рідини, отримала назву напору Н, м. Таким чином, потенційний напір – його ще називають статичним напором – складається з двох напорів: геометричного або нівелірного напору (питома енергія положення) та напору (питома енергія тиску), тобто:
Hст. = Z+P/ γ Поток рідини, що рухається, володіє як потенціальною, так і кінетичною енергією. Кінетична енергія потоку виражається швидкісним або динамічним напором: Hдин = W 2/ 2g Тоді повний напір:
H = hст. + hдин. = Z + P/γ + W 2/ 2g (8).
Згідно рівнянню Бернулі, в потоці ідеальної рідини, що рухається, нівелірний, п’єзометричний та швидкісний напори можуть змінюватися від перерізу до перерізу, але сума їх в любому перерізі потоку – стала величина, тобто: При русі потоку реальної рідини виникають додаткові сили, напрямок дії яких зворотний напрямку руху потоку, тобто сили, що стають на перетині руху рідини. На подолання цих сил витрачаються частина загального напору потоку, яка отримала назву втраченого напору. Тому рівняння енергетичного балансу для реальною рідини має вигляд: де hвтр – напір, що витрачається на подолання опірив при проходженні потоку рідини відстані між перерізами, для яких записано енергетичний баланс. Повний або загальний напір Н є рухомою силою течії рідини, яка створюється внаслідок різниці рівній або густин рідини, або насосам. В даній роботі рухомою силою є різниця ріней початкового та кінцевого перерізів по току, яка складає Н = 1,9м.
Хід роботи   Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
, масовий розхід М та ваговий розхід G.
, (5)
(9).
(10),