Программа дисциплины (syllabus) (стр. 4 )

В ряде случаев вместо зависимостей потребного напора используют характеристики трубопроводов. Характеристика трубопровода это зависимость суммарных потерь от расхода, т. е. Σ hпот = f(Q). Она отличается от линии потребного напора на величину так называемого статического напора и применяется в расчетах машиностроительных объемных гидросистем.

При последовательном соединении нескольких простых трубопроводов например трех, см. расходы в них одинаковы и такой же расход во всем

сложном трубопроводе Qсл, состоящим из этих трех простых, т. е.

Суммарные потери напора Σhсл (или потери давления ΣΔрсл) сложного трубопровода в данном случае будут равны сумме потерь в простых, т. е.

При параллельном соединении нескольких простых трубопроводов расходы в них в общем случае различны. Суммарный расход Qсл подводимый к сложному трубопроводу, составленному из этих трех простых трубопроводов, (или отводимый от него) будет равен сумме расходов в простых трубопроводах, т. е.

Qсл = Q1 + Q2 + Q3 .

А потери напора (или давления) в каждом из простых трубопроводов будут одинаковы и равны суммарной потере напора Σ hсл (или давления ΣΔрсл) в сложном трубопроводе, т. е.

Литература: [1] с. 106 – 136.

Тема 6. Гидравлические расчеты трубопроводов с местными сопротивлениями.

План:

Виды местных сопротивлений и определение потерь напора в местных сопротивлениях. Примеры численных значений коэффициентов местных сопротивлений. Определение местных сопротивлений методом гидравлического сопротивления трения эквивалентной длины трубы. Потери напора промывочной жидкости на долоте в процессе бурения.

Краткое изложение вопроса

Потери при внезапном расширении.

При внезапном расширении поток не повторяет форму трубы; расширение потока происходит постепенно. Непосредственно за внезапным расширением наблюдаются кольцевые вихри, которые охватывают поток.

Процесс расширения происходит на участке равном, примерно: 10dт

Условия решения задачи:

1).

2). Потери на трение не учитываются.

Найдем перепад давления на участке 1-2, воспользовавшись тремя уравнениями:

1). Уравнением Бернулли:

2). Уравнением расходов:

3). Уравнением количества движения при установившемся течении:

После некоторых преобразований получаем:

Из уравнения сплошности (неразрывности) потока:

Отсюда следует:

где: - степень расширения русла (потока)

Когда . Вытекание жидкости в бак .

Постепенное расширение русла.

Постепенно расширяющаяся труба называется диффузором.

Второе слагаемое имеет ту же природу, что и при внезапном расширении, но меньшую величину, поэтому вводится коэффициент: k<1

где - коэффициент смягчения.

Справедливо для:

Окончательно, учитывая , получаем:

Для

Внезапное сужение русла.

Всегда вызывает меньшую потерю энергии, чем внезапное расширение с таким же соотношением площадей.

Участок X-2 рассчитывается как расширение.

Потеря напора:

где - коэффициент потерь, обусловленный трением потока при входе в узкую трубу, является функцией соотношения площадей в сечениях до сужения и после него. ux - скорость в суженном месте.

Для практических расчетов можно пользоваться эмпирической формулой .

Сопоставив с внезапным расширением можно сделать вывод, что потери при сужении меньше, чем потери при расширении.

Постепенное сужение русла (конфузор).

Здесь практически нет местных потерь, только небольшое вихреобразование после сужения, которое можно нейтрализовать сглаживанием перехода.

Потери на трение такие же, как и в диффузоре.

Поворот русла.

1.Внезапный поворот, или колено без закругления.

2. Постепенный (плавный) поворот (отвод).

при и :

при :

при :

Местные сопротивления при ламинарном течении.

Исследованы меньше, что объясняется сложным законом сопротивления от скорости и числа Рейнольдса.

- связано с потерей на трение, - потери на вихреобразование.

Типовым в этом случае является сопротивление жиклера.

Учитывая закон сопротивления при ламинарном течении, и то что потери на вихреобразование пропорциональны скоростному напору можно записать:

Для местных сопротивлений и числах Рейнольдса, при которых закон сопротивления близок к линейному, часто прибегают к представлению потерь на местном сопротивлении через эквивалентную длину трубопровода.

тогда суммарные потери на участке трубопровода можно определить по следующей формуле:

Литература: [1] с. 179 – 202.

Тема 7. Истечение жидкости через отверстия и насадки.

План:

1.  Определение скорости и расхода истечения жидкости через отверстия.

2.  Коэффициенты сжатия, скорости и расхода при истечении жидкости через отверстия и формулы для их определения. Истечение жидкости через насадки, различные формы насадок.