Турбулентное течение в каналах постоянного сечения

Характерная зависимость потерь полного напора для различных режимов течения приводятся на рис. Коэффициент трения для турбулентного режима течения оценивается по формуле Блазиуса при Re 105или Конакова при Re 107 Турбулентное течение в шероховатых трубах Формулы Блазиуса и Конакова справедливы для гладких нешероховатых труб.8 Расчет потерь полного напора в некруглых трубах Для турбулентного режима течения в гидравлике используется прием позволяющий определить потери полного напора в канале с произвольной формой поперечного...

2015-07-19

124.36 KB

4 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Турбулентное течение в каналах постоянного сечения

Рис. 4.7

 

Характерная зависимость потерь полного напора для различных режимов течения приводятся на рис. 4.7.

Оценка производится по формулам Вейсбаха и Д’ арси ,
При больших Re 
, ?hт  ? Q2 , это автомодельное течение.  

Коэффициент трения для турбулентного режима течения оценивается по формуле Блазиуса    при Re < 105

или Конакова  
  при Re < 107

Турбулентное течение в шероховатых трубах

Формулы Блазиуса и Конакова справедливы для гладких, нешероховатых труб.

Гладкие трубы:
- трубы из цветных металлов и нержавеющей стали;
- трубы из черных металлов, не имеющие сварных соединений и полученные вытяжкой.

Шероховатые трубы:
- трубы из черных металлов( сталь, чугун);
- сварные трубы
- трубы, полученные из ленты.

Экспериментально установлено, что при ламинарном режиме течения потери полного напора на трение от шероховатости не зависят.
 - коэффициент относительной шероховатости.

Качественная зависимость коэффициента трения от относительной шероховатости приводится на рис. 4.8. 

При ламинарном режиме течения  
Зона 1 

Зона 2 

Зона 3 

Более подробные сведения можно найти в специальной литературе, например [1].

Рис. 4.8

Расчет потерь полного напора в некруглых трубах

Для турбулентного режима течения в гидравлике используется прием, позволяющий определить потери полного напора в канале с произвольной формой поперечного сечения, используется соотношения, полученные для круглых труб и понятие гидравлического радиуса.

Гидравлический радиус – отношение поперечного сечения канала (S), по которому протекает жидкость к периметру поверхности (P), омываемой жидкостью.                                               Rг=S/P
Для круглой трубы
, тогда ,

Местные сопротивления

В гидравлике местные сопротивления делятся на 2 группы:

  •  Внезапные.
  •  Постепенные (плавные).

В каждую группу входят:

  •  Расширение
    •  Сужение
    •  Поворот

5.1. Внезапное расширение канала.



Рис. 5.1
Рассматривается турбулентный режим течения
Коэффициент внезапного расширения:
,  
Для идеальной жидкости:

Потери полного давления при внезапном расширении
Примем следующие допущения:

  •  ?1=1, ?2=1   - турбулентное течение
  •  касательными напряжениями пренебрегаем из-за малой длины
  •  Р=Р1       давление на боковой стенке (эксперимент).

Тогда 

Для контура, ограниченного сечениями 1-1, 1-2 и боковой стенкой канала запишем уравнения сохранения количества движения в проекции на ось канала:

Учитывая уравнения неразрывности V1S1=V2S2, после преобразований получим
                                         (5.1)
Эта формула носит наименование теоремы Борда-Карно.

Вводя понятие степени расширения канала n = S2/S1, будем иметь

Тогда коэффициент сопротивления
                                   (5.2)

Этот результат хорошо согласуется с опытами.

 

5.2. Постепенное расширение канала. Диффузор

Рис. 5.2

Определим коэффициент местных потерь диффузора. Представив, что потери полного напора складываются из двух составляющих. Потери на трение и потери на вихреобразование.

VS=const VS=V1S1,
                            





 , где во – вихреобразование, вр – внезапное расширение.

к – коэффициент смягчения. Для диффузоров с малым углом полураствора (0к = sin ?.  Тогда:




                                     (5.3)

Из формулы (5.3) следует, что существует оптимальный угол полураствора диффузора, соответствующий минимальному гидравлическому сопротивлению. Это утверждение подтверждает рис. 5.3.


Рис. 5.3

 

Все необходимые преобразования представлены ниже:

(5.4)

 

Гидравлический удар

Это явление связано с резким возрастанием давления, способно вызвать аварийную работу систем. Обычно связано с затеканием жидкости в тупиковые каналы или резким прекращением движения потока жидкости. Схема процесса представлена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. а


Рис. 6.1. б

Если это упругая идеальная колебательная система, то этот процесс повторится и будет длиться бесконечно. В действительности быстро затухает из-за диссипации энергии.

При гидравлическом ударе происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию деформации трубопровода и энергию деформации жидкости.

Ек = Едт + Едж                                        (6.1)
                                 (6.2)

Здесь R – радиус канала, V0 – скорость потока жидкости.  Мы рассматриваем жидкость как сжимаемую среду, но с другой стороны эти изменения плотности столь малы, что мы можем этим пренебречь. Энергия деформации определится по (6.3).

                                          (6.3)
Для трубопровода




По Ламэ определим максимальные тангенциальные напряжения

После преобразований получим
                                   (6.4)
Для жидкости                                


Но                                         

                                                                                 (6.5)
Подставляя 6.2, 6.4 и 6.5 в 6.1, после преобразований получим:
                                             (6.6)
Впервые это выражение получено Н.Ф. Жуковским. Если считать, что трубопровод абсолютно жесткий, то получим более простую формулу для оценки максимального давления при гидроударе



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
7818. Разрезы. Сечения 633.65 KB
  На разрезе изображается то что получается в секущей плоскости в результате её пересечения с поверхностями предмета сечение входящее в состав разреза и что расположено за ней. Сечение представляет собой изображение плоской фигуры получающейся в секущей плоскости при мысленном рассечении предмета. Сечение получено в результате пересечения этой плоскости с поверхностями ограничивающими деталь. Разрез расположен на фронтальной плоскости проекции параллельно секущей плоскости и представляет собой ортогональную проекцию оставшейся...
13869. Анализ контента на государственных и коммерческих каналах Украины 23.53 KB
  Анализ контента на государственных и коммерческих каналах Украины ТВконтент это информационно значимое наполнение телевизионного канала вещания что определенно форматом. Итак телевидение привлекательное и необходимо потому что оно удовлетворяет важнейшие социальные и психологические потребности человека делает его повседневную жизнь более интересной содержательной комфортной и приятной. Очень важно чтобы сотрудники сначала приняли заданный формат хорошо поняли его особенности и важнейшие характеристики и тогда они уже по наитию...
13011. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О МЕМБРАННОЙ ТЕОРИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ БИОПОТЕНЦИАЛОВ И ИОННЫХ КАНАЛАХ 1.4 MB
  Когда же было показано, что и натрий способен проникать через мембрану, то пришлось отказаться от представлений мембраны как пассивной структуры. Дэном (1941) была высказана идея о том, что постоянный концентрационный градиент ионов натрия между клеткой и наружной средой поддерживается благодаря тому, что натрий выталкивается из клетки с помощью особого механизма, связанного с метаболизмом клетки. И в физиологии начали различать два типа распределения ионов между клеткой и наружной средой
2943. Анархическое течение политической мысли (М. Штирнер, П. Ж. Прудон, У. Годвин) 11.85 KB
  Прудон У. был Пьер Жозеф Прудон 18091865 гг. Известность Прудону принесла его книга Что такое собственность Изыскания о принципе права и правительственной власти опубликованная в Париже 1840 г. Хотя я большой приверженец порядка писал Прудон в этой книге тем не менее я в полном смысле слова анархист .
2945. Консервативное течение политической мысли (Э. Берк, Ж. де Местр, Л. де Бональд) 8.16 KB
  С осуждением Французской революции выступал английский парламентарий и публицист Эдмунд Бёрк 1729 1797 гг. Идеями Бёрка восхищались де Местр и де Бональд. Бёрк стремился опровергнуть метод и учение идеологов и деятелей Французской революции. Бёрк оспаривал теорию общественного договора тем доводом что человек никогда не находился вне общества а всегда от рождения был связан с другими людьми и обществом рядом взаимных обязанностей.
6509. Лінійні спотворення в каналах і трактах систем передачі. Порядок коригування лінійних спотворень 99.15 KB
  Встановимо вимоги до амплітудно-частотної і фазочастотної характеристик лінійного тракту при виконанні яких електричний сигнал передається без спотворення його форми. У процесі аналізу будемо вважати, що при передачі допустима затримка сигналу на виході лінійного тракту
12997. Численные методы поиска экстремума функций одной переменной: метод золотого сечения 198.66 KB
  В архитектуре метод золотого сечения также нашёл своё применение. По законам золотого сечения были построены наиболее известные нам сооружения, такие как Парфенон ( V в. до н.э.), собор Парижской Богоматери (Нотр-дам де Пари). Яркими примерами в русской архитектуре станут Смольный собор в Санкт-Петербурге и храм Василия Блаженного, в котором, если взять высоту собора за единицу, то основные пропорции, определяющие членение целого на части, образуют ряд золотого сечения.
6534. Основные результаты теории кручения сплошных прямых стержней некруглого поперечного сечения 746.71 KB
  В инженерной практике кручению подвергаются стержни имеющие прямоугольное треугольное эллиптическое и другие сечения. В этих случаях сечения искривляются депланируются. Отметим что в стержне произвольного сечения касательные напряжения вблизи точек контура направлены по касательной к нему.
16265. Философско-хозяйственное течение российской школы социльно-экономической мысли 11.66 KB
  Своими истоками философия хозяйства — как самостоятельное и полностью себя осознающее знание — восходит к началу XX в., когда в Императорском московском университете в 1912 г. была защищена профессором университета Сергеем Николаевичем Булгаковым докторская диссертация по теме «Философия хозяйства» с выходом в свет одноименной монографической работы.
6034. Влияние болезней органов пищеварения на течение беременности. Профилактика осложнений. Доврачебная помощь при неотложных состояниях в соответствии со стандартами медицинской помощи 18.2 KB
  Влияние болезней органов пищеварения на течение беременности. Во время беременности многочисленные изменения обмена веществ нейроэндокринной и иммунной систем приводят к нарушению функционирования органов пищеварительной системы: снижаются двигательная и секреторная активность желудка кишечника...
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.