Atunci când lichidul curge prin conducte este necesar să-și petreacă de energie pentru a depăși forțele de frecare internă și externă. Secțiunile drepte ale forței de rezistență țevii care acționează pe lungimea de curgere și pierderea totală de energie pentru a le depăși este direct proporțională cu lungimea tubului. Astfel de rezistențe sunt numite liniare. Valoarea lor (pierderea de presiune) depinde de densitatea și viscozitatea fluidului și diametrul conductei (cel mai mic diametru, cu atat mai mare rezistenta), viteza de curgere (creșterea vitezei crește pierderile) și puritatea suprafeței interioare țevii (cu atât mai mare rugozitatea pereților, cu atât mai mare rezistența ).
Mai mult decât atât frecarea în secțiunile drepte, în conducte îndeplinesc rezistența la curgere suplimentară sub formă de spire, transversale modificări secțiune, macarale, ramuri și așa mai departe. N. În aceste cazuri, modelul de curgere este perturbat și energia este cheltuită pentru reconstruirea, panza de paianjen, accidente vasculare cerebrale. Această rezistență se numește locală. Liniare și rezistența locală sunt două soiuri de așa-numitele rezistențe hidraulice care determină care este baza de calcul a tuturor sistemelor hidraulice.
Moduri de curgere a fluidului. În practică, există două moduri caracteristice de curgere a lichidelor: laminar și turbulent.
In regim de curgere laminara flux fluxuri elementare în paralel, fără a se amesteca. Dacă introduceți fluxul de lichid colorat într-un curent, atunci acesta va continua să curgă ca un fir subțire între flux de fluid nevopsită, fără pete. Un astfel de regim de debit este posibil la rate foarte scăzute de curgere. Odată cu creșterea vitezei peste o anumită limită, curgerea devine turbulentă, vârtejuri, în care lichidul în interiorul secțiunii transversale a conductei este amestecat intens. Prin creșterea treptată a vitezei fluxului prelinge nuanțată prima începe să oscileze în jurul axei sale, și apoi apar în ea se rupe din cauza amestecării cu alte fluxuri și apoi întregul debit primește astfel o culoare uniformă.
Prezența unuia sau a altui regim de curgere depinde de valoarea raportului energiei cinetice a fluxului 1 1
(# 9632; n-rnu2 = v-pVu2) la efortul forțelor interne de frecare (F = p "5) (2.9).
Acest raport fără dimensiuni
^ -pVv21 (p, ^ 5 /) poate fi simplificată având în vedere că proporția V. Di valorile 1 și A / g, de asemenea, aceleași dimensiuni și pot fi tăiate, iar raportul dintre volumul V la secțiunea transversală 5 este liniară dimensiunea d.
Apoi, raportul dintre energia cinetică și forța forțelor de frecare interioară, până la factori constanți, poate fi caracterizat printr-un complex fără dimensiuni:
care se numeste numarul (sau criteriul) lui Reynolds in onoarea fizicianului englez Osborne Reynolds, care la sfarsitul secolului trecut a observat experimental existenta a doua regimuri de flux.
Valorile mici de numere Reynolds indică o predominanță a forțelor de frecare interne în fluxul de fluid și corespund cu flux laminar. Valorile mai mari corespund Ye predominanță a energiei cinetice și a fluxului turbulent. începe tranziția de la limita FROM un mod la altul - un număr critic Reynolds - 1 EQF = 2300 pentru țevi rotunde (diametrul țevii este adoptat în dimensiunea caracteristică?).
În inginerie, inclusiv în motorină, în sistemele hidraulice (inclusiv în aer și gaz), are loc, de obicei, curgerea turbulentă a lichidelor. Modul laminar este valabil numai pentru lichide vâscoase (de exemplu, ulei) la viteze mici de curgere și în canale subțiri (tuburi radiante plate).
Calcularea rezistențelor hidraulice. Pierderile de presiune liniară sunt determinate de formula Darcy-Weisbach:
unde X ( «lambda") - coeficientul de rezistență lineară, care depinde de numărul Reynolds. Pentru curgerea laminară într-o conductă circulară A = 64 / Ie (în funcție de viteză), pentru curgerea turbulentă la o valoare doar puțin dependentă de viteza și determinată în principal de rugozitatea peretelui țevii.
Pierderile locale ale capului sunt considerate, de asemenea, proporționale cu pătratul vitezei și sunt definite după cum urmează:
unde £ ("z") este coeficientul rezistenței locale, în funcție de tipul de rezistență (rotație, expansiune etc.) și de caracteristicile sale geometrice.
Coeficienții rezistenței locale sunt stabiliți experimental, valorile lor fiind date în cărțile de referință.
Conceptul de calcul al sistemelor hidraulice. La calcularea oricărui sistem hidraulic se realizează de obicei, una dintre cele două probleme: determină căderea de presiune dorită (cap) pentru trecerea debitului de lichid sau determinarea curgerii fluidului în sistem la o cădere de presiune dată.
În orice caz, trebuie definit o pierdere completă a presiunii în sistemul Academiei de Științe, care este suma rezistenței tuturor părților sistemului, adică, cantitatea de rezistențe liniare toate secțiunile de conducte drepte și rezistența locală la alte elemente ale sistemului ..:
Dacă în toate secțiunile conductei viteza medie a debitului este aceeași, ecuația (2.33) este simplificată:
De obicei, există secțiuni în sistem ale căror viteze de curgere diferă una de cealaltă. În acest caz, este convenabil să se reducă ecuația (2.33) la o altă formă, având în vedere că debitul de lichid este constant pentru toate elementele sistemului (fără ramuri). Substituind în condiția (2.33) valorile u = C> / S, obținem
caracteristica hidraulică sau coeficientul general de rezistență al sistemului.
Trebuie amintit că calculul conductei nu este o soluție la problema cu un anumit răspuns. Rezultatele depind de alegerea valorilor diametrele secțiunilor ale conductei sau vitezele în aceasta. Într-adevăr, se poate lua în considerare viteza redusă și a obține o pierdere de presiune mică. Dar apoi, la un anumit flux de conducte de secțiune transversală (diametru) ar trebui să fie mare, sistemul va fi voluminoase și grele. Prin adoptarea vitezei de curgere ridicată în tuburi, reducem dimensiunile lor o secțiune transversală, dar, în esență (proporțional cu pătratul vitezei) va crește pierderile de presiune și a costurilor de energie asupra sistemului. Prin urmare, atunci când calculele sunt specificate în mod tipic de unele valori „optime“ ale vitezelor de curgere a fluidului mediu. viteză optimă pentru sistemele pe bază de apă este de ordinul a 1 m / s, sistemele de presiune atmosferică scăzută - 8- 12 m / s.
Șocul hidraulic este un fenomen care apare în fluxul unui fluid cu o schimbare rapidă a vitezei sale de curgere (de exemplu, atunci când supapa este închisă brusc într-o conductă sau pompa este oprită). În acest caz, energia cinetică a fluxului trece instantaneu în energia potențială, iar presiunea debitului înaintea porții crește brusc. Suprafața de presiune mărită se extinde apoi din poarta în direcția debitului încă incomplet blocat la o viteză apropiată de viteza sunetului a din acest mediu.
O creștere a presiunii bruscă duce la distrugere dacă nu este, prin deformarea elastică a elementelor conductei, ceea ce reduce forța de impact, dar crește fluctuațiile presiunii fluidului din tubul. Amploarea scăderii presiunii la o oprire completă a fluxului de fluid, care a luat viteza v, este definit de un om de știință rus remarcabil - profesorul Zhukovskii primit în 1898, Dr. = PAA, în cazul în care p - densitatea lichidului.
Pentru a preveni fenomenele de șoc în sistemele hidraulice mari (de exemplu, rețelele de apă), dispozitivele de blocare sunt realizate astfel încât închiderea lor să aibă loc treptat.
Trimiteți-le prietenilor: