Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Конспект лекцій з курсу Гідравліка і гідропневмоприводи - файл 1.doc


Конспект лекцій з курсу Гідравліка і гідропневмоприводи
скачать (654.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc655kb.16.11.2011 06:02скачать

1.doc

1   2   3


На підставі даної таблиці можна зробити висновки про застосування насадок різного типа: зовнішній циліндровий насадок потрібно застосовувати тоді, коли метою є швидке спорожнення резервуару без необхідності великої швидкості витікання.

Насадки, що конічно сходяться, і коноїдальні насадки забезпечують отримання максимальної витрати при великій швидкості, отже, великого кінетичного струменя (пожежні брандспойти, фонтани, гідромонітори).

При використанні насадок, що конічно розходяться, кут конусності обмежений. Інакше струмінь не заповнює насадку і витікання відбувається як з отвору в тонкій стінці.

Втрати в насадках більші, ніж втрати напору при витіканні з малих отворів в тонкій стінці. Тому всі насадки мають менший коефіцієнт швидкості.


^ КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  1. Класифікація отворів.

  2. Явище інверсії.

  3. Досконале і недосконале стиснення.

  4. Вільні, підтоплені та затоплені отвори.

  5. Коефіцієнт стиснення струменя.

  6. Витікання рідини з малих отворів при постійному напорі.

  7. Витікання рідини з великих отворів при постійному рівні рідини в резервуарі.

  8. Витікання рідини з отворів при змінному напорі.

  9. Витікання рідини через насадки.

  10. Класифікація насадків, галузі їх використання.

ТЕМА 9. Вільні гідравлічні струмені


Потік рідини, необмежений жорсткими стінками, називається вільним струменем, який може бути незатопленим, якщо вона обмежена газовим середовищем (пожежні струмені, фонтанів, струмені дощувальних апаратів).

Затоплений вільний струмінь, який витікає в середовище тієї же щільності, що і сам струмінь (випуск відпрацьованих промстоків у безстічні системи водопостачання).

У незатопленому струмені три частини:

1. Компактна.

2. Роздроблена.

3. Розпорошена.

Компактна частина струменя має циліндрову або близьку до неї форму, суцільність потоку тут залишається.

У роздробленій частині відбувається розширення струмені і її розділення на окремі крупні частини.

В розпорошеній частині струмінь складається з окремих крапель.




Δh


Н hB

hком


d


Рис. 9.1 – Схема розташування частин незатопленого струменя

Загальна висота вертикального струменя hB завжди менше напору Н на виході з насадка. Втрати напору визначаються по формулі


Н - hB = Δh; (9.1)

Δh = , (9.2)


де d - діаметр вихідної частини (сприску) насадка;

К - коефіцієнт, визначений дослідним шляхом.


; (9.3)

Н - hB = . (9.4)


Заміним

Н - hB = К1 hB Н; (9.5)

Н = К1 hB Н + hB ; (9.6)

Н = hB1 Н + 1), (9.7)


де hB = - формула для визначення висоти вертикальної частини струменя.

Якщо насадок, з якого витікає струмінь, нахиляти під різними кутами до горизонту, то крайні краплі струменя опишуть граничну криву, за межі якої вона не виходить.


h

гранична крива струменя


hB


гранична крива

компактної частини

струменя

hком


β


Rком R

Rн


Рис. 9.2 – Гранична крива розповсюдження струменя


Радіус дії струменя, кривої, збільшується в порівнянні з її вертикальною висотою


Rн = К2 hB, (9.8)


де К2 - коефіцієнт, який залежить від кута нахилу струменя до горизонту (β).

При польоті струменя на нього діють сила тяжіння, опір повітря і сили усередині струменя, сумісна дія всіх цих сил приводить до розпаду струменя.

Затоплений струмінь, який рухається з насадка в рідке середовище тієї ж щільності, рухається в ній поступово розширюючись.


z


β


х

0

полюс струменя


ядро струменя

перехідний переріз

основна ділянка

початкова ділянка

межовий турбулентний

шар


Рис. 9.3 – Рух рідини в затопленому струмені


Вважається, що в початковому перетині струменя епюра швидкостей прямокутна, а контури меж струменя прямолінійні. Пульсації швидкості і перемішування призводять до того, що між струменем і навколишньою рідиною відбувається обмін кількістю руху. Струмінь втрачає швидкість, розширюється і захоплює частину зовнішньої рідини. При виході з насадка і на деякій відстані від нього в центральній частині струменя існує ядро з постійними середніми швидкостями. Із збільшенням поперечного розміру струменя товщина ядра зменшується, а потім ядро зникає. Переріз, в якому це відбувається, називається перехідним. Цей переріз розділяє початкову і перехідну ділянки струменя. Якщо прийняти кут розширення меж струменя однаковим на початковій і основній ділянках струменя, то можна знайти точку перерізу зовнішніх кордонів струменя, тобто полюс струменя.


^ КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  1. Дайте визначення вільного струменя.

  2. Частини, з яких складається незатоплений струмінь.

  3. Визначення висоти вертикального струменя.

  4. Гранична крива розповсюдження струменя.

  5. Рух рідини в затопленому струмені.

^ КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ


Завданням на контрольну роботу передбачається виконання двох задач і складання відповідей на контрольні питання, номера яких вказані в посібнику.

Таблиця 1 - ^ Варіанти контрольних запитань

Номер розділу

Номера варіантів (остання цифра номера залікової книжки)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

7

5

3

6

4

2

1

7

4

1

2

1

3

2

4

2

3

1

4

1

3

3

2

1

4

3

1

2

4

3

1

2

4

1, 9

12, 5

2, 7

3, 8

4, 11

5, 10

6, 9

7, 3

8, 5

10,

12

5

1

2

2

1

1

2

2

1

1

2

6

1

3

5

2

4

1

4

5

2

3

7

1

11

10

9

8

7

4

3

2

5

8

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

9

1

3

5

4

2

3

1

4

5

2


ЗАДАЧІ




za Нб hw


Hвільн. zB

А


В

L, d


ЗАДАЧА 1. Визначити витрату, що поступає по трубопроводу завдовжки l, d, прокладеному від т. А до т. В.

Відмітки т. А і т. В задані, також задані висота водонапірної башти і вільний напір.

Місцеві опори складають 10 % від величини втрат по довжині.


^ Таблиця 2 - Вихідні дані для задачі 1

Задані величини

Номера варіантів (остання цифра номера залікової книжки)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Довжина трубопроводу l, м

250

120

135

248

365

290

450

660

275

565

Діаметр, мм

200

300

400

250

350

450

500

200

300

350

Відмітка т.А, м

52

145

258

126

145

255

162

35

86

92

Відмітка т.В, м

48

138

248

114

129

248

149

29

75

88

Висота водонапірної башти Нб, м

15

12

35

43

32

25

26

29

30

22

Вільний напір Hвільн., м

10

10

14

26

22

18

18

22

26

14



ЗАДАЧА 2. Визначити висоту водонапірної башти, яка повинна забезпечити подачу води з водонапірної башти в т. А до споживача води в т. В в кількості Q по трубопроводу завдовжки l, і діаметр d. За умови заданих za, zB і HCB.


^ Таблиця 3 - Вихідні дані для задачі 2

Задані величини

Номера варіантів (остання цифра номера залікової книжки)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Довжина трубопроводу l, м

250

120

135

248

365

290

450

660

275

565

Діаметр, мм

200

300

400

250

350

450

500

200

300

350

Відмітка т.А, м

52

145

258

126

145

255

162

35

86

92

Відмітка т.В, м

48

138

248

114

129

248

149

29

75

88

Витрата Q, л/сек.

120

246

356

193

332

425

526

229

330

422

Вільний напір Hсв, м

10

10

14

26

22

18

18

22

26

14


Вирішити задачі треба трьома способами, які наведені в Додатку 1.


ДОДАТОК 1


Задача 1. Визначити витрату води, яка поступає по трубопроводу завдовжки l, d, прокладеному від т. А до т. В.

Відмітки т. А і т. В задані, також задані висота водонапірної башти і вільний напір.

Місцеві опори складають 10 % від величини втрат по довжині.


РОЗВ'ЯЗАННЯ:

1 спосіб:

Q = K .


К беремо з таблиці залежно від діаметра.


hw = 1,1·l·i → i = ;

hw = (za + Hб) – (zB + Hвільн.).


2 спосіб:

Для визначення втрат напору в трубопроводі використовують формулу Дарсі


hw = 1,1 λ;


згідно зі схемою втрати напору:


hw = (za + Hб) – (zB + Hвільн.);


(za + Hб) – (zB + Hвільн.) = 1,1 λ.


У останньому рівнянні єдина невідома величина - швидкість, інші задані.

λ - приймаємо в першому наближенні як функцію від діаметра.

Для шорсткої зони турбулентного руху при коефіцієнті шорсткості n = 0,012 величини коефіцієнта λ залежить від діаметра трубопроводу.


Таблиця - Значення коефіцієнту тертя в першому наближенні залежно від діаметра трубопроводу


d, мм

λ

d, мм

λ

100

0,0383

500

0,0226

150

0,033

600

0,0212

200

0,0307

700

0,0202

250

0,0285

800

0,0193

300

0,0268

900

0,0186

350

0,0255

1000

0,0179

400

0,0244

1200

0,0169

450

0,0234








V =


Визначивши величину швидкості, знаходимо дійсну величину λ.

Якщо V  1,2 м/с, то λ одержуємо за формулою 4.8.

Якщо V < 1,2 м/с, то λ шукаємо за формулою 4.9. Потім за формулою для швидкості уточнюємо значення швидкості і знаходимо витрату.

3 спосіб:

Із заданих умов

hw = (za + Hб) – (zB + Hвільн.);

i = = ,


визначаємо значення ухилу за цією формулою. Знаючи діаметр і обчисливши значення 1000і за розрахунковими таблицями Шевельова, визначаємо величину витрати в л/с.


Задача 2. Визначити висоту водонапірної башти, яка повинна забезпечити подачу води з водонапірної башти в т. А до споживача води в т. В в кількості Q по трубопроводу завдовжки l, і діаметр d. За умови заданих za, zB і Hвільн.


РОЗВ'ЯЗАННЯ:

1 спосіб:

На підставі схеми:


Нб = (zB + Hвільн. + hw) – za;

hw =1,1 ,


де К2 беремо з таблиці залежно від діаметра.


2 спосіб:

Оскільки витрата і діаметр задані, то

V = ;

hw = 1,1·l·i.


При V  1,2 м/с значення ухилу знаходимо за формулою 4.10, а якщо V<1,2 м/с, то значення ухилу знаходимо за формулою 4.11. Потім підставляємо втрати напору в формулу для визначення висоти башти і знаходимо висоту водонапірної башти.


3 спосіб:

За таблицями Шевельова по заданому діаметру і витраті, визначаємо значення 1000 і, потім знаходимо втрати напору hw = 1,1·l·і і підставляємо у формулу для визначення висоти башти.


Задача 3. Визначити діаметр трубопроводу, по якому поступає вода в кількості Q з резервуару, що знаходиться в т. А до споживача води в т. В. Відомі za, zB, Нб Hвільн., l.


РОЗВ'ЯЗАННЯ:

1 спосіб:

hw = (za + Hб) – (zB + Hвільн.);

i = = ;

Q = K;

.

По одержаній величині К2 з таблиці визначаємо діаметр по найближчому більшому значенню К2.


2 спосіб:

hw = (za + Hб) – (zB + Hвільн.);

hw = 1,1 λ;

(za + Hб) – (zB + Hвільн.) = 1,1 λ;

2 g[(za + Hб) – (zB + Hвільн.)]/1,1 l = λ;

.


Використовуємо метод підбору: по прийнятому значенню діаметра визначаємо значення швидкості і λ. Після чого будуємо криву λ = f(d).


.


Найближчий більший діаметр буде шуканим.


^ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ


  1. Альтшуль А.Д., Шивотовский П.С., Иванов П.П. Гидравлика и аэродинамика – М., 1987 – 414 с.

  2. Большаков В.А., Попов В.Н. Гидравлика. Общий курс – К., 1989 – 214 с.

  3. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика – М., 1987 – 440 с.

  4. Константинов Ю.М. Гидравлика – К., 1988 – 398 с.

  5. Большаков В.А., Константинов Ю.М., Попов В.Н. и др. Сборник задач по гидравлике – К.: Высшая школа, 1979 – 290 с.

  6. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Уч. пособие для ВУЗов. В 2-х кн. – М.: Энергоатомиздат,1991 – 351 с.

  7. Левицький Б.Ф., Ленін Н.П. Гідравліка. Загальний курс. – Львів: Світ, 1994 – 264 с.

  8. Гідравліка і нагнітачі: Навч. посібник / О.М. Грабовський, О.М. Щабієв. – К.: НМКВО,1992 – 312 с.

  9. Тітов Ю.П., Яковенко М.М. Технічна механіка рідин та газів. Посібник до практичних занять. – Харків: ХДАМГ, 2002 – 114 с.

  10. Тітов Ю.П., Яковенко М.М. Інженерна гідравліка. Навчально-методичний посібник до практичних занять. – Харків: ХНАМГ, 2005 – 91 с.

ЗМІСТ




ВСТУП………………………………………………………………

3

1.

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ КУРСУ «ІНЖЕНЕРНА ГІДРАВЛІКА»…………………………………………………….

4




1.1. Рівняння Бернуллі для потоку рідини, його енергетичний та геометричний зміст…………………………………………………

7




1.2. Трубка Піто і витратомір Вентурі……………………………

9

2.

РЕЖИМИ РУХУ РІДИНИ………………………………………….

12

3.

Гідравлічні опори і втрати напору при русі рідини……………………………………………………………...

14

4.

Розрахунок трубопровідних систем…………………

17




4.1. Класифікація трубопроводів і завдання їх гідравлічного розрахунку…………………………………………………………

17




4.2. Основні розрахункові формули при русі рідини в напірних трубопроводах……………………………………………………..

19




4.3. Основні типи задач по розрахунку простого трубопроводу...

21




4.4. Питомий опір. Опір ділянки трубопроводу…………………..

22




4.5. Розрахунок самопливного трубопроводу, всмоктуючого трубопроводу насосу і сифонного трубопроводу………………...

22




4.6. Трубопровід з послідовно сполучених ділянок труб різних діаметрів і довжин……………………………………………….….

26




4.7. Паралельне з'єднання трубопроводів…………………………

27




4.8. Вузлова, шляхова, транзитна і розрахункова витрати……….

29




4.9. Розрахунок дірчастих трубопроводів…………………………

30




4.10. Поняття про економічний розрахунок трубопроводу……..

31

5.

Замкнуті (кільцеві) і розімкнені (тупикові) водопровідні мережі………………………………………..

34




5.1. Розрахунок розімкненої мережі водопроводу……………….

34




5.2. Схема розрахунку кільцевої мережі………………………….

35

6.

Задача про два і три резервуари………………………...

37

7.

Гідравлічний удар в трубах………………………………

41




7.1. Теорія гідравлічного удару Жуковського…………………….

42




7.2. Заходи по локалізації явища гідравлічного удару у водопровідних трубах і на насосних станціях…………………….

45




7.3. Поняття про гідравлічний таран………………………………

46

8.

Витікання рідини з отворів і насадків

Класифікація отворів і насадків………………………

49




8.1. Витікання рідини з малих отворів при постійному напорові.

51




8.2. Витікання рідини з великих отворів при постійному рівні рідини в резервуарі…………………………………………………

53




8.3. Витікання рідини з отворів при змінному напорові…………

54




8.4. Витікання рідини через насадки………………………………

56

9.

Вільні гідравлічні струмені………………………………

60




КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ………………………………………..

65




ДОДАТОК 1…………………………………………………………

68




СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ……………………………………………

73


^ Навчальне видання

Інженерна гідравліка. Розділ 1. Рух рідини в закритих руслах (Конспект лекцій для студентів 3 курсів денної і заочної форм навчання, екстернів і іноземних студентів спеціальності 6.092600 – «Водопостачання та водовідведення»).


Укладачі: Олександр Миколайович Коваленко

Тамара Олександрівна Шевченко


Редактор: М.З. Аляб'єв

Коректор: З.І. Зайцева


План 2007, поз. 2Л

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Підп. до друку 15.05.2007 Формат 60х84 1/16 Папір офісний.

Друк на ризографі. Ум.-друк. арк. 3,7 Обл.-вид. арк. – 4,4

Замовл. № Тираж 80 прим.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

61002, Харків, ХНАМГ, вул. Революції, 12

Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХНАМГ

61002, Харків, вул. Революції, 12
1   2   3



Скачать файл (654.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации