Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Водоснабжение и водоотведение - Василенко - файл 2.1.rtf


Загрузка...
Лекции - Водоснабжение и водоотведение - Василенко
скачать (32232.9 kb.)

Доступные файлы (44):

1.1.rtf12kb.15.04.2008 19:17скачать
1.2.rtf83kb.29.09.2008 13:03скачать
1.3.rtf12kb.15.04.2008 21:31скачать
2.10.rtf5141kb.15.04.2008 21:15скачать
2.11.rtf9kb.15.07.2008 11:37скачать
2.12.rtf3881kb.15.04.2008 21:24скачать
2.13.rtf1923kb.15.04.2008 21:26скачать
2.14.rtf823kb.15.04.2008 21:29скачать
2.1.rtf6779kb.12.07.2008 11:11скачать
2.2.rtf47kb.29.09.2008 14:27скачать
2.3.rtf2253kb.12.07.2008 13:43скачать
2.4.rtf10kb.15.04.2008 19:45скачать
2.5.rtf3029kb.15.04.2008 19:48скачать
2.6.rtf75kb.15.04.2008 19:52скачать
2.7.rtf2291kb.15.04.2008 19:56скачать
2.8.rtf3644kb.15.04.2008 21:09скачать
2.9.rtf38kb.15.04.2008 21:11скачать
3.10.rtf708kb.19.04.2008 20:38скачать
3.11.rtf742kb.19.04.2008 20:39скачать
3.12.rtf805kb.19.04.2008 20:42скачать
3.13.rtf337kb.19.04.2008 20:45скачать
3.14.rtf5823kb.02.10.2008 13:40скачать
3.15.rtf22050kb.02.10.2008 13:55скачать
3.16.rtf18kb.19.04.2008 21:06скачать
3.1.rtf17kb.02.10.2008 12:29скачать
3.2.rtf9kb.19.04.2008 20:17скачать
3.3.rtf11252kb.19.04.2008 20:21скачать
3.4.rtf2255kb.19.04.2008 20:23скачать
3.5.rtf16103kb.19.04.2008 20:26скачать
3.6.rtf700kb.02.10.2008 12:42скачать
3.7.rtf1272kb.19.04.2008 20:33скачать
3.8.rtf1119kb.19.04.2008 20:35скачать
3.9.rtf7kb.19.04.2008 20:36скачать
4.10.rtf26kb.20.06.2008 08:37скачать
4.11.rtf2009kb.02.10.2008 15:03скачать
4.1.rtf12kb.19.04.2008 21:08скачать
4.2.rtf9kb.19.04.2008 21:11скачать
4.3.rtf5536kb.19.04.2008 22:12скачать
4.4.rtf134kb.19.04.2008 22:14скачать
4.5.rtf2450kb.19.04.2008 22:20скачать
4.6.rtf858kb.19.04.2008 22:24скачать
4.7.rtf1176kb.19.04.2008 22:29скачать
4.8.rtf11255kb.02.10.2008 14:45скачать
4.9.rtf64183kb.19.04.2008 22:46скачать

2.1.rtf

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Раздел 2. Водоснабжение населённых мест

2.1. Общие сведения. Основные закономерности равновесия и движения жидкости.

Водоснабжение – совокупность мероприятий, сооружений и сетей, предназначенных для обеспечения потребителей водой требуемого качества и в необходимом количестве. К потенциальным потребителям воды относятся: население, промышленные, коммунально-бытовые и сельскохозяйственные предприятия, транспорт.

В основе организации водоснабжения лежат процессы, связанные с равновесием и движением воды, поэтому перед изучением инженерных решений по водоснабжению поселений необходимо рассмотреть основные закономерности, характеризующие статику и динамику жидкостей.

^ Основные закономерности гидростатики и гидродинамики.

В отличие от твердых тел жидкость характеризуется малым сцеплением между частицами, именно поэтому она обладает свойством текучести и принимает форму емкости, в которой находится.

Важнейшими характеристиками жидкости являются плотность, давление и скорость движения.

Плотность, , кг/м3, численно равна массе единицы объема:

, (2.1.1)

где m – масса жидкости, кг;

V – ее объем, м3.
Плотность воды при нормальных условиях равна 1000 кг/м3.

Давление, Р, Па, - отношение силы, действующей на площадку в нормальном к ней направлении, F, к площади площадки, S:
. (2.1.2)

Основные уравнения гидростатики.

Гидростатика изучает закономерности, характеризующие жидкость в состоянии покоя.

Практический интерес представляет задача гидростатики о распределении избыточных гидростатических давлений в объеме покоящейся жидкости, имеющей свободную поверхность, рис. 2.1.1.



Рис. 2.1.1. Распределение гидростатических давлений в жидкости.
Гидростатическое давление, действующее на площадку, находящуюся в покоящейся жидкости, или на площадку, расположенную на глубине h, определяется формулой

, (2.1.3)

где Рa – атмосферное давление, Па;

g – ускорение силы тяжести, g = 9,8 м/с2;

h – вертикальное расстояние от площадки до уровня жидкости, м.

Из предыдущей зависимости и рис. 2.1.1 следует, что максимальное значение гидростатического давления для рассматриваемого случая равно

, (2.1.4)

и соответствует давлению на дно и примыкающим к нему участкам стенок емкости.

Оценим зависимость величины гидростатического давления от высоты столба жидкости над площадкой.

Атмосферное давление равно примерно 1 атм или 0,1 МПа, значение слагаемого зависит от высоты столба жидкости h над площадкой. Приращение высоты столба на 10 м приводит к увеличению величин и на 0,1 МПа или на 1 атм.

^ Основные понятия гидродинамики.

Гидродинамика изучает законы движения жидкостей. Далее будут рассматриваться закономерности установившегося движения, при котором параметры движения жидкости с течением времени не изменяются.

К основным понятиям гидродинамики относятся:

- поток, представляющий собой непрерывную массу частиц, движущихся в каком-либо направлении;

- сечение потока, равное поперечному сечению потока, перпендикулярному его направлению;

- расход потока, или объемный расход жидкости, равен объему жидкости, проходящей в единицу времени через живое сечение потока

, (2.1.5)

где V – объемный расход жидкости, м3/с, или л/с;

F – сечение потока, например, площадь поперечного сечения трубопровода, если данное сечение занято жидкостью полностью, м2;

W – средняя по сечению скорость движения жидкости, м/с.

- массовый расход потока, или массовый расход жидкости, G, кг/с, равен массе жидкости, проходящей в единицу времени через сечение потока

. (2.1.6)
Основные уравнения движения жидкости.

Уравнение неразрывности потока связывает массовые расходы в различных сечениях потока, рис. 2.1.2.



Рис. 2.1.2. Схема движения потока в трубе
Так как стенки непроницаемы для жидкости, то

(2.1.7)

Данное уравнение называют также уравнением постоянства массового расхода, оно является следствием закона сохранения материи.

С учетом (2.5) и (2.6), последнее уравнение можно записать в виде

, (2.1.8)

Уравнение (2.1.8) называют уравнением неразрывности потока.

при условии постоянства плотности жидкости уравнение неразрывности потока имеет вид

, (2.1.9)

или

(2.1.10)

Из последнего уравнения следует, что при установившемся движении жидкости средние скорости потока обратно пропорциональны площадям соответствующих сечений.

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли устанавливает связь между параметрами потока в его различных сечениях, рис. 2.1.3, и является частным случаем закона сохранения энергии, применительно к механической энергии единицы объема движущейся жидкости.


Рис. 2.1.3. Иллюстрация закона Бернулли
Для сечений 1 и 2 уравнение Бернулли имеет следующий вид

; (2.1.11)

Все слагаемые левой и правой частей уравнения (2.1.11) относятся к единице объема жидкости и характеризуют:

- - потенциальную энергию положения;

- - потенциальную энергию сжатия;

- - кинетическую энергию.

Трехчлены

; (2.1.12)

; (2.1.13)

определяют величину полной механической энергии единицы объема жидкости в сечениях 1 и 2 соответственно.

Величина определяет потери давления жидкости (уменьшение полной механической энергии единицы объема жидкости) на участке ее движения от сечения 1 до сечения 2. Применительно к условиям движения воды в системах водоснабжения потери давления жидкости являются функцией геометрии трубопровода и квадрата скорости жидкости.

В том случае, если между сечениями 1 и 2 к жидкости подводится механическая энергия, например на данном участке установлен насос, который перемещает жидкость и увеличивает при этом величину полного давления жидкости, уравнение Бернулли имеет следующий вид:

; (2.1.14)

где - приращение полного давления жидкости в насосе.

Или

. (2.1.15)

В практике водоснабжения, наряду с зависимостью (2.1.14), используется другая форма уравнения Бернулли:

; (2.1.16)

или

; (2.1.17)

Все слагаемые уравнения (2.1.17) называются напорами, имеют размерность длины и характеризуют соответствующие давления жидкости, выраженные в высоте столба жидкости.

Приведем несколько простейших примеров применения уравнения Бернулли при рассмотрении процессов движения жидкости.

Первый пример связан с самотечным движением жидкости из выше расположенной емкости в ниже расположенную, рис. 2.1.4.



Рис. 2.1.4. Истечение жидкости из выше расположенной емкости в ниже расположенную.
Проведем плоскость сравнения 0 – 0, а также сечение 1, совпадающее с уровнем жидкости в выше расположенной емкости и сечение 2, совпадающее с уровнем жидкости в ниже расположенной емкости.

Составим уравнение Бернулли применительно к сечениям 1 и 2, учитывая, что скорости движения жидкости в сечениях 1 и 2 пренебрежимо малы по сравнению со скоростью жидкости в соединительной трубе, а на поверхности жидкости в сечениях 1 и 2 действует атмосферное давление Ра:

; (2.1.18)

отсюда

. (2.1.19)

или

; (2.1.20)
При самотечном движении жидкости из выше расположенной емкости в ниже расположенную, потери напора равны разности высот расположения уровней жидкости в емкостях.

Рассмотрим возможность перемещения жидкости из ниже расположенной емкости в вышерасположенную, рис. 2.1.5.



Рис. 2.1.5. Перемещение жидкости из ниже расположенной емкости в выше расположенную.
Из зависимости (2.1.19) следует, что перемещение жидкости из ниже расположенной емкости в выше расположенную возможно только при условии подвода к жидкости механической энергии, поэтому составим для сечений 2 и 1 уравнение Бернулли в виде (2.1.16), учитывая те же допущения, что и в предыдущем случае

; (2.1.21)
; (2.1.22)

Требуемый напор, создаваемый насосом, складывается из разности высот расположения уровней жидкости в емкостях и потерь напора жидкости при ее движении из ниже расположенной жидкости в выше расположенную.

Рассмотрим движение воды по замкнутому контуру, рис. 2.1.6.


Рис. 2.1.6. Перемещение жидкости насосом по замкнутому контуру.
Составим уравнение Бернулли для замкнутого контура движения воды применительно к произвольно выбранному сечению I – I.

; (2.1.23)

или

; (2.1.24)

При движении воды по замкнутому контуру напор, создаваемый насосом, равен потерям напора воды при ее движении по трубопроводам и не зависит от размеров контура по вертикали.

Уравнение Бернулли устанавливает ряд важных качественных закономерностей движения жидкости, к которым можно отнести следующие положения:

- движение жидкости сопровождается потерями давления (потерями энергии потока);

- если на рассматриваемом участке нет подвода механической энергии к потоку (отсутствует насос), движение жидкости происходит от сечения с большим значением Рп к сечению с меньшим значением данной величины, при этом разность полных давлений жидкости в сечениях, расходуется на преодоление сопротивлений ее движению;

- при необходимости перемещения жидкости от сечения с меньшим значением полного давления к сечению с его большим значением, необходимо между указанными сечениями установить насос, сообщающий жидкости дополнительную энергию (увеличивающий ее механическую энергию);

- при перемещении жидкости по замкнутому контуру трубопроводов напор, создаваемый насосом, не зависит от размеров контура по вертикали и равен потерям напора жидкости при ее движении в замкнутом контуре;

- при неизменности объемного расхода потока и уменьшении поперечного сечения трубы, увеличивается скорость движения жидкости и возрастают потери ее давления. Так, при уменьшении поперечного сечения трубы в 2 раза скорость жидкости увеличивается в 2 раза, а потери давления – в 4 раза. Это влечет дополнительные затраты энергии на перемещение жидкости.


Скачать файл (32232.9 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru