Потік рідини характеризується рядом геометричних та гідравлічних параметрів, якими користуються при конструюванні русел та гідравлічному розрахунку потоків.

До гідравлічних характеристик руху рідини, крім визначень траєкторії, лінії току, елементарної струминки, трубки току, потік, належать також є визначення: русло, живий переріз, змочений периметр, гідравлічний радіус, витрата рідини, середня швидкість потоку рідини.

Русло потоку – це тверді поверхні, які обмежують потік рідини знизу (дно, схили).

Потік реальної рідини – це спрямований рух

В більшості випадків, руху реальних рідин, має місце рівномірний рух. наприклад, трубопроводах систем водопостачання, напірних трубопроводах, в маслопроводах, а також більшості відкритих штучних русел, таких як канали трапецеїдальної форми, русла річок, розташованих на рівнинах.

Живий переріз , м2 - це площа перерізу потоку перпендикулярна до загальної повздовжньої його течії (рис. 5. 1 і 5. 2).

 
 

 

 


Рис. 5. 1 Схеми: а – живого перерізу потоку; б – змоченого периметра трапецеїдальної і круглої форм перерізу потоку.

 


Рисунок 5. 2 Схеми до визначення гідравлічних характеристик потоків з поперечним перерізом: а – прямокутним; б – трапецеїдальним; в – трикутним; г - круглим; д – сегментним.

Змочений периметр c, м — це та частина периметра живого перерізу потоку, на якій рідина торкається твердих стінок (тобто це довжина лінії перерізу поверхні русла) (рис. 5. 2, б). Чим більше змочений периметр потоку, тим більше гідравлічні опори при його русі, а значить більші втрати енергії. Довжина змоченого периметра найбільш розповсюджених форм поперечного перерізу (рис. 5. 2) визначається за формулами, що наводяться в таблиці 5. 1.

Гідравлічний радіус R, м - це відношення площі живого перерізу до змоченого периметра c

. (5. 1)

Площа живого перерізу найбільш розповсюджених його форм (рис. 5. 8) визначається за формулами, що наводяться в таблиці 5. 1.

Таблиця 5. 1 Формули для визначення гідравлічних елементів потоку рідини ( , χ, R)*.

Форма поперечного перерізу Схема, рис. 5. 2 Площа поперечного перерізу, , м2 Довжина змоченого периметра, c, м Гідравлічний радіус, R, м
Прямокутна а
Трапецеїдальна б
Трикутна в
Кругла г
Не повна кругла (сегментна) д

*Примітка: в формулах наведено: h – глибина рідини; b – ширина дна; - коефіцієнт закладання схилу; j - центральний кут; d - внутрішній діаметр труби; r - внутрішній радіус труби.

Витрата рідини Q, м3 / с– це об’єм рідини, яка протікає через живий переріз потоку за одиницю часу.

Теоретично сказане обґрунтовується, якщо прийняти, що витрата рідини в елементарній струминці , тоді загальна витрата , що в кінцевому результаті дає формулу для

, (5. 2)

де W – об’єм рідини, м3; t – час, годин.

Середня швидкість руху рідини V, м / с – це фіктивна швидкість, з якою всі частинки рідини рухаються так, що кількість рідини, яка протікає через живий переріз, що розглядається, дорівнює дійсній кількості рідини, яка протікає через той же переріз при дійсних швидкостях руху. Дійсна швидкість руху рідини, наприклад в живому перерізі каналу, змінюється від поверхневої швидкості до максимальної на деякій глибині і далі до мінімального значення (нулю) біля дна каналу. Середня швидкість згідно з її визначенням буде визначена за формулою



, (5. 3)

де Q - витрата рідини, м3 / с; w - площа живого перерізу, м2.

Живим перерізом потоку називають поперечний переріз потоку, який розташований перпендикулярно його руху.

Витратами потоку називають об’єм рідини, що проходить в одиницю часу через живий переріз потоку. Витрати рідини вимірюють в м3 / сек. або л / сек. Іноді використовують поняття вагових витрат , під якими розуміють вага рідини, що проходить в одиницю часу через живий переріз потоку. Між ваговою і об’ємною витратами існує зв’язок який визначається за формулою:

, (5. 4)

де - питома вага рідини, кг / м3.

Змоченим периметром називається частина периметру живого перерізу потоку, на якому рідина торкається з твердими стінками.

Гідравлічним радіусом називається відношення площини живого перерізу потоку до змоченого периметру і визначається за формулою:

, (5. 5)

Гідравлічний радіус має лінійну розмірність.

Середньою швидкістю потоку називається відношення від поділу витрат потоку на площину його живого перерізу і що визначається за формулою:

, (5. 6)

Таким чином, середня швидкість – це та швидкість, яку повинні мати усі частинки потоку, що через даний живий переріз пройшли витрати , відповідної дійсної швидкості цих частинок.









Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. Обратная связь