Жидкость (стр. 13 )

47. При равномерном движении потока скорость течения вдоль потока, расход Q, площадь живого сечения w и его форма остаются неизменными, а гидравлический уклон постоянен и равен геометрическому уклону дна водотока (i0): iс = i = const. Равномерное движение имеет место в искусственных водотоках и наиболее часто рассматривается в различных гидравлических расчетах. Элементы равномерного движения участвуют в решениях как общих, так и специальных гидравлических задач. Гидравлически наивыгоднейшим сечением канала является сечение, способное при заданной площади обеспечить максимальную пропускную способность. Как известно из геометрии, наименьшим периметром (из всех возможных) обладает круг, и гидравлически наивыгоднейшим сечением для открытых каналов было бы сечение, имеющее форму полукруга. Далее при данной площади меньшими периметрами обладают правильные многоугольники, причем длина их периметра будет тем меньше, чем больше число сторон. Следовательно, далее по выгодности идут различные сечения в форме половин правильных многоугольников, например половина шестиугольника, т. е. равнобочная трапеция с углом наклона боковых сторон? = 60°. Из прямоугольных профилей наивыгоднейшим является сечение в виде половины квадрата. Величина гидравлического радиуса для всех этих сечений равняется половине наибольшей глубины наполнения.

На практике наиболее употребительны каналы трапецеидального сечения Полукруглые или многогранные сечения применяются значительно реже, ввиду трудности их выполнения и значительной стоимости. Однако в наиболее часто встречающихся случаях земляных стенок трапецеидальные сечения редко получают форму наивыгоднейшего профиля в виде половины правильного шестиугольника с углом? = 60°, так как при этом требуется крепление боковых стенок канала. Обычно этот угол выбирается в соответствии с углом естественного откоса грунта, и задача сводится к определению при заданных площади сечения и угле откоса соотношения между шириной и глубиной, при котором смоченный периметр будет наименьшим.

48. Работа насоса сформирована на передаче энергии от вращающегося колеса к жидкости, находящейся между его лопастями. Действие центробежного насоса определяется путем центробежной силы, которая в свою очередь возникает при действии лопаток рабочего колеса на жидкость. Так возникает нужный напор и движение жидкости. Использование центробежного насоса для горячего и холодного водоснабжения – не единственное его предназначение. Его так же можно использовать для перекачивания вязких и агрессивных жидкостей (кислот и щелочей). Чтобы давление жидкости было полностью уравнено на боковые поверхности колеса, насос может быть как с односторонним подводом жидкости, так и двухсторонним. Так же колеса могут быть двух типов: закрытый тип и открытый тип. У каждого типа могут быть как преимущества, та и недостатки. Не рекомендуется запускать работу центробежного насоса без перекачиваемого продукта. Как и любой агрегат, насос определяется потребляемой мощностью, которая характеризует комплектующий двигатель. Потребляемая мощность увеличивается в зависимости от величины удельного веса перекачиваемой жидкости и увеличением вязкости. Одной из важных практических характеристик рабочих колёс центробежных насосов является коэффициент быстроходности — число оборотов в 1 мин такого рабочего колеса, которое геометрически по-добно рассматриваемому и при подаче 75 л/с. развивает напор 1 м. Для создания больших напоров применяют многоступенчатые насосы, в которых жидкость проходит последовательно несколько рабочих колёс, получая от каждого из них соответствующую энергию. Важнейшей особенностью центробежных насосов является непосредственная зависимость напора, а также мощности, КПД и допустимой высоты всасывания от подачи, которая для каждого типа насос выражается соответствующими графиками, называемыми характеристиками. КПД центробежного насоса при определенном режиме его работы достигает максимального значения, а затем с увеличением подачи снижается.

49. Гидравлический удар, явление резкого изменения давления в жидкости, вызванное мгновенным изменением скорости её течения в напорном трубопроводе. В результате жидкость останавливается, а её кинетическая энергия превращаются в потенциальную — потенциальную энергию упругого сжатия жидкости (ведь жидкости считаются несжимаемыми лишь по сравнению с газами, а на самом деле сжимаются примерно в той же степени, что и твёрдые тела с кристаллической структурой), а также потенциальную энергию упругого (а если не повезёт — то и пластического, то есть необратимого) растяжения стенок трубы. Всё это приводит к тому, что давление в месте остановки стремительно возрастает, тем больше, чем выше была скорость жидкости и чем меньше её сжимаемость Может возникать вследствие резкого закрытия или открытии задвижки. В первом случае удар называют положительным, во втором - отрицательным. Опасен положительный гидроудар. Также гидроудары чрезвычайно опасны и для другого оборудования, такого как теплообменники, насосы и сосуды, работающие под давлением. Увеличение давления при Г. у. определяется Dp = r(v0 — v1) c,  где Dp — увеличение давления в н/м2, r — плотность жидкости в кг/м3, v0 и v1 — средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки в м/сек, с — скорость распространения ударной волны вдоль трубопровода. При абсолютно жёстких стенках с равна скорости звука в жидкости а (в воде а = 1400 м/сек). скорость распространения ударной волны c находится в прямо пропорциональной зависимости от сжимаемости жидкости, величины деформации стенок трубопровода, определяемой модулем упругости материала E, из которого он выполнен, а также от диаметра трубопровода. Следовательно, гидравлический удар не может возникнуть в трубопроводе, содержащем газ, так как газ легко сжимаем. Зависимость между скоростью ударной волны c, её длиной и временем распространения (L и ф соответственно) выражается следующей формулой:

Г. у. — сложный процесс образования упругих деформаций жидкости и их распространения по длине трубы. При очень большом увеличении давления Г. у. может вызывать аварии. Для их предупреждения на трубопроводе устанавливают предохранительные устройства (уравнительные резервуары, воздушные колпаки, вентили и др.). Способы предотвращения возникновения гидравлических ударов 1. для ослабления силы этого явления или его полного предотвращения можно уменьшить скорость движения жидкости в трубопроводе, увеличив его диаметр. 2. увеличивать время закрытия затвора 3.Установка демпфирующих устройств Для предотвращения гидроударов, вызванных резкой переменой направления потока рабочей среды, на трубопроводах устанавливаются обратные клапаны.

50. Нормальная эксплуатация  гидропривода  возможна  при  использовании таких рабочих жидкостей  ,которые  одновременно  могут  выполнять  различные функции. В первую очередь рабочая жидкость в гидроприводе  является  рабочим телом, т. е. является носителем энергии,  обеспечивающим  передачу  последней от  источника  энергии  (двигателя)  к  её  потребителю  (исполнительным механизмам). Кроме того, рабочая жидкость  выполняет  роль  смазки  в  парах трения гидропривода, являясь смазывающим и охлаждающим  агентом,  и  средой, удаляющей продукты изнашивания. К  функциям  рабочей  жидкости  относится  и защита деталей гидропривода от коррозии. В связи с этим к  рабочим  жидкостям  предъявляются  разносторонние требования, в  некоторой  степени  противоречивые  и  выполнение  которых  в полной мере не всегда возможно. К ним относятся: - хорошие смазочные свойства; - малое изменение вязкости при изменении температуры и давления; - малая склонность к вспениванию; - антикоррозийные  свойства;  способность  предохранять  детали гидропривода от коррозии; - малый коэффициент теплового расширения и т. д. Невыполнение  этих  условий  приводит  к  различным  нарушениям  в функционировании  гидропривода.  В  частности  плохие  смазочные  или антикоррозийные свойства приводят к уменьшению сроков  службы  гидропривода; неоптимальная вязкость или её слишком большая зависимость от режимов  работы гидропривода снижают общий к. п.д. и т. д. Нормальная и  долговременная  работа  гидропривода  определяется  в равной  мере  как  правильностью  выбора  марки  рабочей  жидкости  при конструировании, так и грамотной эксплуатацией гидропривода. 1.Рабочие жидкости на нефтяной  основе  наиболее  часто  используются  в гидроприводах. Однако базовые масла за редким  исключением  (веретенное  АУ, турбинное и некоторые  другие  масла)  не  применяются,  т. к.  не  обладают требуемыми для гидропривода свойствами.  Для получения рабочих  жидкостей  с нужными эксплуатационными свойствами базовые масла подвергаются доработке  с помощью  различных присадок. 2.  Для гидроприводов, работающих в условиях, отличающихся  от  нормальных  (tраб  >1000C,  повышенные  требования  к  пожаробезопасности,  чрезмерно  низкие температуры окружающей среды и т. п.), или от  которых  требуется  повышенная стабильность характеристик, применяются синтетические рабочие жидкости.

51. Сопротивление, вызываемое трением, зависит от диаметра и длины трубопровода и скорости воды (если скорость увеличивается в 2 раза, то сопротивление - в 4 раза). Чем меньше диаметр и больше длина трубопровода и чем выше скорость воды, тем больше сопротивление создается на пути воды и наоборот. При большой длине труб сопротивление возрастает, с увеличением диаметра труб оно падает. Длина, диаметр и материал трубопровода, а также количество фитингов (уголков, тройников, клапанов) – необходимы для расчета потерь на гидравлические сопротивления в трубопроводе. Рост потерь находится в прямой зависимости от длины трубопровода и в квадратичной зависимости от расхода (при увеличении расхода вдвое, потери напора на гидравлические сопротивления возрастают вчетверо). Величину потерь для трубопроводов и фитингов различных диаметров и находят по таблицам.