Тема 5. Истечение жидкости через отверстия, насадки и короткие трубы

 

Литература: [1], с. 196-231

Методические советы

Цель настоящей темы - установление взаимосвязи между расходом Q, скоростью V, напором Н и другими гидравлическими характеристика­ми при истечении жидкости через отверстия, насадки и гидравлически ко­роткие трубы.

Основной задачей темы является практическое применение расчет­ных зависимостей данной темы при решении практических задач.

Изучение следует начинать с рассмотрения истечения жидкости че­рез малое незатопленное отверстие в тонкой стенке при постоянном напо­ре в резервуаре). Необходимо уметь применять уравнение Бернулли для расчетных сечений с целью получения формул для опреде­ления скорости V и расхода Q жидкости при истечении через малое отвер­стие.

После изучения вопроса об истечении через отверстия следует озна­комиться с истечением жидкости через короткие трубки – насадки. Понять причины, приводящие к увеличению коэффициента расхода внешнего цилиндрического насадка по сравнению с отверстием в тонкой стенке.

Необходимо также рассмотреть другие виды насадков: внутренний цилиндрический, сходящийся и расходящийся конический и др., их про­пускную способность и область применения в практике.

Далее следует разобрать движение жидкости в гидравлически корот­ких трубах, при расчете которых следует учитывать все потери напора (по длине и местные). Уметь определять коэффициент расхода системы µ_сист.

Истечение при переменном напоре является одним из примеров не­установившегося движения жидкости. При изучении этого вопроса следу­ет рассмотреть свободное истечение при переменном напоре в атмосферу без притока. Разобрать вывод формулы для определения времени истече­ния из резервуара.

Вопросы для самопроверки

 

1. Как взаимосвязаны расход Q, напор Н и другие гидравлические характеристики при истечении жидкости через отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре?

2. Какова связь между коэффициентами расхода µ, скорости φ и сжа­тия струи ε?

3. В каких случаях отверстие будет находиться в условиях неполного сжатия, несовершенного сжатия и как эти условия влияют на расход Q?

4. За счет чего увеличивается коэффициент расхода µ при истечении через насадок по сравнению с коэффициентом расхода µ отверстия той же площади?

5. Какие трубопроводы принято называть гидравлически короткими? Как определить коэффициент расхода системы µ_сист ?

6. Как определить время опорожнения цилиндрического резервуара через отверстие в его дне?

Тема 6. УСТАНОВИВШЕЕСЯ РАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ В

ГИДРАВЛИЧЕСКИ ДЛИННЫХ НАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР В ТРУБАХ.

 

Литература: [1], с.248-293

 

Методические советы

Цель настоящей темы - установление взаимосвязи между расходом Q, напором Н, геометрическими (диаметр d, длина l) и гидравлическими (расходная характеристика К, удельное сопротивление А, гидравлический уклон I и др.) характеристиками длинных трубопроводов.

Основной целью темы является практическое применение расчетных зависимостей данной темы при решении практических задач.

Приступая к изучению темы, прежде всего следует усвоить понятие «гидравлически длинный», «простой» и «сложный» трубопровод.

Расчетной формулой равномерного напорного движения в гидравли­чески длинном простом трубопроводе является формула Шези (4.6), в ко­торую для упрощения техники расчета вводится расходная характеристика         или удельное сопротивление А.    При   выполнении расчетов

 

следует в случае необходимости вводить поправки при работе труб в доквадратичной области сопротивления. Следует ознакомить­ся с методикой расчета трубопровода, составленного из последовательно соединенных участков труб с различным диаметром, а также при парал­лельном соединении участков труб.

Приступая к изучению гидравлического удара в трубах, необходимо понять причины его возникновения и рассмотреть факторы, влияющие на величину давления при ударе. Следует разобрать выводы формул Н.Е. Жуковского: повышения давления при мгновенном закрытии затвора и скорости распространения ударной волны в трубопроводе с упругими стенками. Ознакомиться с явлениями гидравлического удара при посте­пенном закрытии затвора.

Вопросы для самопроверки

1. Какой трубопровод при гидравлических расчетах считается гид­равлически длинным, напорным, простым?

2. Как определяется напор Н, расход Q, диаметр d при расчетах про­стого трубопровода, исходя из формулы Шези?

3. Что такое расходная характеристика, какова ее размерность и как через нее записать формулы для определения Н, Q, d для простого трубо­провода?

4. От каких величин зависит напор при последовательном и парал­лельном соединении гидравлически длинных трубопроводов?

5. Как связаны между собой расходная характеристика К и удельное сопротивление А?

6. От каких характеристик трубопровода и жидкости зависит вели­чина повышения давления при гидравлическом ударе?

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

      Литература: [4], с.60-65, 79-82, 88-102, 113-118;

 

Порядок выполнения и оформления работ

 

При проведении лабораторных работ студент должен иметь журнал. Перед началом конкретной лабораторной работы необходимо уяснить ее цель, содержание и последовательность наблюдений и измерений. В жур­нале прежде всего вычерчивается схема экспериментальной установки с ее основными деталями и размерами. Выписываются формулы и зависимо­сти, необходимые для вычислений, определяемых в работе величин.

Если определяемая опытным путем величина может быть вычислена потеоретической или эмпирической формуле, то полученный опытный результат надо сравнить с вычисленным по формуле (со ссылкой на автора формулы). Все наблюдения, измерения и вычисления во время опыта про­водятся студентами самостоятельно. Преподаватель контролирует прове­дение опыта, обработку материала и принимает выполненную работу. Студент при сдаче работы должен дать качественную оценку результатов.