Скорость движения жидкости по трубам. Внутреннее гидростатическое давление в трубах. Ламинарное и турбулентное течение

Авто 22.09.2018
Авто

Гидравлические сопротивления.

При течении жидкости по трубам ей приходится затрачивать энергию на преодоление сил внешнего и внутреннего трения. В прямых участках труб эти силы сопротивления действуют по всей длине потока и общая потеря энергии на их преодоление прямо пропорциональна длине трубы. Такие сопротивления называются линейными. Их величина (потеря давления) зависит от плотности и вязкости жидкости, а также от диаметра трубы (чем меньше диаметр, тем больше сопротивление), скорости течения (увеличение скорости увеличивает потери) и чистоты внутренней поверхности трубы (чем больше шероховатость стенок, тем больше сопротивление).

Благодаря водоснабжению ферм и механизации кормления животных улучшаются санитарно-гигиенические условия в помещениях для скота, повышается продуктивность животных. Животноводческие хозяйства могут получать воду двумя основными способами - путем подключения к сети водоснабжения ближайшего населенного пункта или автономной сетью водоснабжения с собственным источником воды. Источник воды выбирается после химического, физического и бактериологического анализа воды. Количество бактерий в 1 мл воды не должно превышать.

Это так называемое глубокое бурение. Эта вода хорошо защищена от загрязнения поверхностных почв, и поток достаточно высок. Поверхностные источники обычно довольно грязные и не являются надежным источником водоснабжения для ферм. Если такие источники воды используются, необходимо построить очистные сооружения и устройства для обеззараживания воды. Расположение источника воды также определяет схему водоснабжения. Когда источник расположен выше точки использования воды, он гравитационно направляется на ферму, а там, где он расположен ниже, установлены насосные станции и водонапорные башни, где вода распределяется в сетке давления.

Кроме трения в прямых участках, в трубопроводах встречаются дополнительные сопротивления в виде поворотов потока, изменений сечения, кранов, ответвлений и т. п. В этих случаях структура потока нарушается и его энергия затрачивается на перестроение, завихрения, удары. Такие сопротивления называют местными. Линейные и местные сопротивления являются двумя разновидностями так называемых гидравлических сопротивлений, определение которых составляет основу расчета любых гидравлических систем.

Увеличение скорости увеличивает гидравлические потери давления в сетке, ускоряет износ труб и создает риск разрыва при гидравлических ударах. Снижение скорости ниже нормы приводит к загрязнению шламовых труб. Диаметр труб можно определить на столе. Рекомендуемые диаметры труб водопроводной сети в зависимости от расхода воды в секунду.

Необходимые правила стоимости могут быть взяты из разных руководств или настроены для отдельных ферм. К ним следует добавить необходимое количество воды для тушения пожара. Расчет сантехнического оборудования по среднесуточной стоимости недостаточен, поскольку потребление воды большинством пользователей неравномерно не только в отдельные часы, но и в день. Поэтому расчеты должны производиться с максимальной ежедневной стоимостью или почасовой стоимостью.

Режимы течения жидкости.. В практике наблюдаются два характерных режима течения жидкостей: ламинарный и турбулентный.

При ламинарном режиме элементарные струйки потока текут параллельно, не перемешиваясь. Если в такой поток ввести струйку окрашенной жидкости, то она будет продолжать свое течение в виде тонкой нити среди потока неокрашенной жидкости, не размываясь. Такой режим течения возможен при очень малых скоростях потока. С увеличением скорости выше определенного предела течение становится турбулентным, вихреобразным, при котором жидкость в пределах поперечного сечения трубопровода интенсивно перемешивается. При постепенном увеличении скорости окрашенная струйка в потоке сначала начинает колебаться относительно своей оси, затем в ней появляются разрывы из-за перемешивания с другими струями и затем вследствие этого весь поток получает равномерную окраску.

Таблица Расход воды в день для видов животных. Таблица Пример распределения потребления воды в коровье хозяйство на один день. Они также могут быть скрыты в эстетически плиссированных плинтусах, которые обеспечивают легкий доступ к установке в случае сбоя.

В одноэтажном доме с несколькими этажами обычно ведет к двум дивизиям. На первом этаже находится главный кабель, выходящий из котла. В горизонтальной плоскости установка чаще всего представляет собой двухтрубную систему - тройник, реже - систему распределения.

Трубы работают последовательно - от вертикали имеется общий уровень, из которого подходы принимаются к отдельным батареям или радиаторам, например, в одной комнате. Подход связан с уровнем тройника - это имя системы. Вода подается в коллекторы. Если на этаже есть ванная комната, необходим отдельный водоотделитель, отдельный для центрального отопления. Из коллекторов вода передается по трубам в приемники. В этой системе мягкие трубки в оболочках чаще всего используются в напольной стяжке после кратчайшей линии - от распределителя до точек сбора или радиаторов.

Наличие того или иного режима течения зависит от величины отношения кинетической энергии потока 1 1

(■п-гпи2=ч-рУи2) к работе сил внут-реннего трения (/7 = р„5^/)-см. (2.9).

Это безразмерное отношение

^-pVv21 (р,5^/) можно упростить имея в виду, что Ды пропорционально V. Величины 1 и А/г также имеют одну и ту же размерность, и их можно сократить, а отношение объема V к поперечному сечению 5 является линейным размером й.

Трубы в носике не должны соединяться! Все типы труб проходят через горячую воду. примерно в 1, 7 раза больше, чем стали. Такое движение трубы может нанести серьезный ущерб установке. Другим решением является планирование, где трубы могут быть деформированы и подготовиться к установке в этот момент.

Лучше всего использовать естественные разрушения установки и монтировать опоры, на которых труба будет только отдыхать. Благодаря этому он сможет двигаться, а также самокомпенсировать. Специальные секции труб, называемые компенсаторами дозирования, должны быть относительно редкими. Только там, где самокомпенсирование оказывается недостаточным.

Тогда отношение кинетической энергии к работе сил внутреннего трения с точностью до постоянных множителей можно характеризовать безразмерным комплексом:

который называется числом (или критерием) Рейнольдса в честь английского физика Осборна Рейнольдса, в конце прошлого века экспериментально наблюдавшего наличие двух режимов течения.

Во избежание повреждения трубопроводов трубы и полы укладываются в опоры. Постоянная фиксация трубопровода обычно достаточна для стабилизации трубы на потолках. Они также необходимы рядом с водозаборными точками и радиаторами. Внимание! Везде, где вы проходите через переборки, все трубки должны перевозиться через защитные рукава, заполненные эластичным герметиком.

Водные пути создают ямы, галереи и подходы, которые лучше всего прячутся в стенах. Пластиковые шланги все больше проникают в подструктуру пола, что позволяет ему отказаться от традиционного принципа, согласно которому трубы должны проходить параллельно или перпендикулярно стенам или потолкам, прежде чем укладывать пол как можно скорее. ± каждому из приемников, а затем покрыть слой стяжки. Трубопровод должен быть точно обозначен на плане этажа, что облегчит его поиск в случае сбоя или изменения установки.

Малые значения чисел Рейнольдса свидетельствуют о преобладании работы сил внутреннего трения в потоке жидкости и соответствуют ламинарному течению. Большие значения Йе соответствуют преобладанию кинетической энергии и турбулентному режиму течения. Граница начала перехода одного режима в другой - критическое число Рейнольдса - составляет 1?екр = 2300 для круглых труб (в качестве характерного размера принимается диаметр трубы).

Расположите блоки так, чтобы общая длина рельсов была как можно меньше. Если отвесная линия снабжает несколько приемников, самыми близкими должны быть те, которые требуют самой большой линии водоснабжения. Это позволяет вам понять диаметр автомобиля. Самый толстый - по вертикали, затем он становится тоньше.

Терминалы в традиционных установках обычно работают параллельно. Если труба с горячей водой не изолирована термически, ее следует разместить над трубой холодной воды. В противном случае окружающий воздух разогревает шнур. Подход - это короткий участок труб, которые соединяются с отдельными приемниками. Пересечения с другими установками.

В технике, в том числе и тепловозной, в гидравлических (в том числе воздушных и газовых) системах обычно имеет место турбулентное течение жидкостей. Ламинарный режим бывает лишь у вязких жидкостей (например, масло) при малых скоростях течения и в тонких каналах (плоские трубки радиатора).

Расчет гидравлических сопротивлений. Линейные потери напора определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

Трудно избежать ситуации, когда установки разных типов пересекаются друг с другом. Кроме того, домашние установки работают «рядом друг с другом на больших расстояниях». В таких случаях необходимо соблюдать определенные правила. Шланги для подачи воды должны быть электрическими и газовыми!

Никогда не обращайтесь! Трубы холодной воды должны быть помещены под теплую воду. Вода может подаваться в пункты сбора или радиаторы сверху или снизу. В системах с верхними камерами весь котел нагревается трубопроводом большого диаметра к резервуару. Имеется отдельный источник питания. Вода чаще всего поднимается под действием силы тяжести, хотя системе может помочь насос. В самой высокой точке для этой установки требуется установка вентиляционного устройства.

где X («лямбда») - коэффициент линейного сопротивления, зависящий от числа Рейнольдса. Для ламинарного потока в круглой трубе Я, = 64/Ие (зависит от скорости), для турбулентных потоков величина к мало зависит от скорости и, главным образом, определяется шероховатостью стенок труб.

Местные потери напора также считаются пропорциональными квадрату скорости и определяются так:

Этот способ проведения труб особенно выгоден в гравитационных установках с котлами на твердом топливе. Монтажные провода с верхней секцией могут иметь меньший диаметр, чем у нижней секции. Трубы, в которые вода подается на радиаторы, выше в верхней части, чем в нижней части, поэтому существует большая потеря тепла.

В установках с нижней секцией вода подается в пункты сбора снизу, поэтому давление всегда должно поддерживаться при установке. Трубопровод подачи и возврата ведется бок о бок на самом низком уровне - чаще всего под потолком подвала. Из подающей трубы, как и в верхней части, вода распределяется по стоякам и от них к радиаторам в отдельных помещениях. Кроме того, для этой установки требуется вентиляция в самых высоких точках.


где £ («дзета») - коэффициент местного сопротивления, зависящий от типа сопротивления (поворот, расширение и т. п.) и от его геометрических характеристик.

Коэффициенты местного сопротивления устанавливаются опытным путем, их значения приводятся в справочниках.

Понятие о расчете гидравлических систем. При расчете любой гидравлической системы решается обычно одна из двух задач: определение необходимого перепада давлений (напора) для пропуска данного расхода жидкости или определение расхода жидкости в системе при заданном перепаде давлений.

Измерение расхода жидкости является одной из наиболее распространенных метрологических проблем в отрасли, а также многих приложений за ее пределами. При необходимости повышения точности такого типа измерения использование массовых расходомеров становится все более важным. В этой статье мы рассмотрим приложения этих устройств, их работу, а также преимущества и недостатки, связанные с конкретными приложениями.

Точные измерения расхода - это либо необходимость, либо способ сэкономить до тысячи долларов в год для одной установки. Основными отраслями промышленности, где такие измерения необходимы, являются химическая, пищевая, бумажная, фармацевтическая и топливная промышленность. Хотя последние достижения были сделаны в области магнитных или калориметрических измерительных решений, недавнее улучшение расходомера Кориолиса сделало эту технологию первой в плане новых установок.

В любом случае должна быть определена полная потеря напора в системе АН, которая равна сумме сопротивлений всех участков системы, т. е. сумме линейных сопротивлений" всех прямых участков трубопроводов и местных сопротивлений других элементов системы:


Если во всех участках трубопровода средняя скорость течения одинакова, уравнение (2.33) упрощается:

Производительность этих расходомеров основана на измерениях силы Кориолиса. Они могут возникать при потоке жидкости через подходящий участок линии передачи и быть пропорциональными массе текучей жидкости. В частности, это относится к так называемым Одномодовые среды, то есть те, которые не являются смесями веществ с разной концентрацией, то есть жидкостями и газами. Полученные в результате силы Кориолиса приводят к тому, что колебание линии передачи должно подавляться в расходомере, в результате чего движение измеряется подходящими датчиками и затем обрабатывается электронной системой.


Обычно в системе имеются участки, скорости течения в которых отличаются друг от друга. В этом случае удобно привести уравнение (2.33) к другой форме, учитывая что расход жидкости постоянен для всех элементов системы (без ответвлений). Подставив в условие (2.33) значения и = С}/5, получим

Следует подчеркнуть, что, вопреки тому, что часто встречается в технической литературе, эти расходомеры непосредственно не измеряют массовый расход или силы Кориолиса - они не содержат внутренних датчиков, предназначенных для измерения этих величин. В основном, расходомер этого типа состоит из трех основных компонентов: осциллирующей расходомерной трубки, оборудованной датчиками, вибрационной системой и контрольно-измерительной системой.

Расходомеры Кориолиса имеют много преимуществ. Расходомеры не содержат каких-либо механических компонентов, которые могут быть подвергнуты быстрому износу, поэтому их срок службы очень длинный. В то же время они подходят для измерения коррозионных и агрессивных жидкостей.


гидравлическая характеристика, или общий коэффициент сопротивления системы.

Необходимо иметь в виду, что расчет трубопроводов не является решением задачи с одним определенным ответом. Его результаты зависят от выбора величины диаметров участков трубопровода или скоростей в них. Действительно, можно принять в расчете невысокие значения скоростей и получить небольшие потери напора. Но тогда при заданном расходе сечения трубопроводов (диаметры) должны быть большими, система будет громоздкой и тяжелой. Приняв высокие скорости течения в трубах, мы уменьшим их поперечные размеры, но при этом существенно (пропорционально квадрату скорости) возрастут потери напора и затраты энергии на работу системы. Поэтому при расчетах обычно задаются какими-то средними, «оптимальными», значениями скоростей течения жидкости. Для водяных систем оптимальная скорость имеет порядок примерно 1 м/с, для воздушных систем низкого давления - 8- 12 м/с.

На одной стороне расходомера есть вход, а с другой стороны, выход размещен в корпусе с датчиками. Иногда используются структуры с двумя трубками. Рисунок 2: Амплитуда вибрации и скручивания очень мала по сравнению с размером трубки на рисунке, иллюстрирует идею работы расходомера.

Соответствующие элементы, расположенные в расходомере, вызывают вибрацию трубки и протекающую через нее жидкость - ее вращение или скручивание, вызванное силами Кориолиса, которые действуют в противоположных направлениях по обеим сторонам вибрирующего элемента. Когда, например, труба перемещается вверх в течение первой половины цикла, жидкость, поступающая в расходомер, создает противотубную подъемную силу. С другой стороны, вытекающая жидкость оказывает сопротивление вертикальной составляющей его движения, создавая восходящее давление, заставляя трубку скручиваться.

Гидравлический удар представляет собой явление, происходящее в потоке жидкости при быстром изменении скорости его течения (например, при резком закрытии задвижки в трубопроводе или остановке насоса). В этом случае кинетическая энергия потока мгновенно переходит в потенциальную энергию и давление потока перед задвижкой резко возрастает. Область повышенного давления затем распространяется от задвижки в сторону еще не заторможенного полностью потока со скоростью, близкой к скорости звука а в этой среде.

Когда трубка перемещается вниз во время второй половины цикла колебаний, она вращается в противоположном направлении. Этот поворот рассматривается как разность фаз между входной стороной и выходной стороной, причем размер зависит от массы жидкости, протекающей через трубку. Важно отметить, что колебания расходомера Кориолиса могут иметь очень малые амплитуды, на практике менее 2 мм, а их частота близка к частоте собственных колебаний устройства.

При движении вниз труба оказывает одно восходящее давление на одной стороне, а жидкость толкает трубку вниз. На выходной стороне расходомера сила Кориолиса имеет противоположное направление. Массовый расход. Скручивание трубы можно описать следующим уравнением.

Резкое повышение давления приводит если не к разрушению, то к упругой деформации элементов трубопровода, что уменьшает силу удара, но усиливает колебания давления жидкости в трубе. Величина скачка давления при полной остановке потока жидкости, имевшего скорость v, определяется по формуле выдающегося русского ученого - профессора Н. Е. Жуковского, полученной им в 1898 г.: Др = раа, где р - плотность жидкости.

С целью предотвращения ударных явлений в крупных гидравлических системах (например, водопроводных сетях) запорные устройства выполняют так, чтобы их закрытие происходило постепенно.



Рекомендуем почитать

Наверх