Что такое площадь живого сечения. Гидравлические элементы потока площадь живого сеченияПОТОК ЖИДКОСТИ И ЕГО ПАРАМЕТРЫ

Как произвести расчет

Рассчитываем сечение

Определение сечения трубы является несложной геометрической задачей. Для этого следует для начала воспользоваться формулой площади круга:

Sн= π•Rн^2, (1)

где Rн – наружный радиус трубы, равен половине наружного диаметра.

Таким образом, мы определим площадь круга, образованного наружным диаметром.

Теперь определим площадь круга, образованного внутренним диаметром трубы. Для этого необходимо определить внутренний радиус, который определяется по следующей формуле:

Rвн=Rн-?, (2)

где ? – толщина стенки трубы.

Определив площадь внутреннего круга Sве аналогично формуле (1), рассчитаем площадь сечения по формуле:

Sсеч=Sн ?-S?вн.

Все действия можно свести в упрощенную формулу определения площади сечения:

Sсеч=?•(?D_н/2?^2- ??/2?^2 ).

В качестве примера определим площадь сечения, внешний диаметр которого равен 1 метру, а толщина стенки – 10 мм.

Sсеч=3,14•(?1/2?^2- ?0,01/2?^2 )=0,75 м^2.

Производим расчет площади внешней поверхности

Такой расчет также является геометрической задаче. Если развернуть трубу, то получится прямоугольник. Его ширина равна длине окружности внешней стенки трубы, а длина – длине.

Рассчитать длину окружности можно по следующей формуле:

L=?•D_н.

Тогда площадь развертки трубы будет вычисляться по формуле:

S=?•D_н•L_тр,

где Lтр – длина трубы.

В качестве примера рассчитаем площадь поверхности под окраску теплотрассы, длина которой составляет 10 км, а внешний диаметр – 1 метр.

S=3,13•1•10000=31416 м^2.

Если говорить о количестве теплоизоляционного материала, то при подсчете следует учесть толщину слоя минеральной ваты.

Тогда формула примет вид:

S=?•?(D?_н+?2•??_(в))•L_тр,

где ?_в-толщина слоя минеральной ваты.

В действительности материала для теплоизоляции будет потрачено меньше, так как он накладывается в внахлест.

Производим расчет площади внутренней поверхности

Для начала необходимо определиться, для чего такой расчет следует проводить. Чаще всего он нужен при расчете гидродинамики движения теплоносителя в трубе. Внутренняя поверхность трубы является местом, где вода при её движении соприкасается с трубой. Таким образом, возникает гидравлическое сопротивление, которое необходимо учитывать при расчете сети коммуникации.

Необходимо помнить ряд следующих нюансов:

  • При увеличении диаметра трубопровода снижается гидравлическое трение теплоносителя о стенки труб. Поэтому при большом диаметре и длине водопровода гидравлическое сопротивление трубы потоку воды можно не учитывать.
  • Качество поверхности, её шероховатость, оказывает большое значение на величину гидравлического сопротивления. При этом такое влияние сильнее, чем зависимость сопротивления от площади поверхности внутренней стенки трубопровода. Так, полиэтиленовая труба обладает меньшей шероховатостью нежели ржавая металлическая. Поэтому величина гидравлического сопротивления в пластиковой трубе будет меньшей.
  • Если в качестве материала для изготовления трубы применяется неоцинкованная сталь, то площадь поверхности внутренней стенки меняется во времени. На стенках такого трубопровода постепенно откладываются ржавчина и минеральные отложения. Как результат – происходит уменьшение внутреннего диаметра трубы и увеличение величины гидравлического сопротивления. Такой эффект необходимо учитывать при проектировании водопровода из стали.

Итак, для того чтобы рассчитать площадь поверхности внутренней стенки трубопровода следует воспользоваться следующей формулой:

S=?•?(D?_н-2•?)•L_тр.

В качестве примера рассчитаем трубу, диаметр которой равен одному метру, а толщина стенки – 10 мм.

S=3,14•(1-2•0,01)•10000=30788 м^2.

Заключение

Итак, приведенные в статье расчеты не являются сложными и доступны любому человеку. Они пригодятся при проектировании собственного трубопровода. Чтобы возведенная коммуникация соответствовала ожиданиям о её работоспособности, предложенные расчеты следует производить в обязательном порядке.

Подача вентилятора

.

По
графику (2) определяем, что максимальный
КПД (η=0,838) при α=25% достигается В=0,25, это
соответствует Н=0,068, отсюда измеритель
подачи

.

Измеритель
напора

.

Диаметр
вентиляторного колеса

;
(42)

.

Частота
вращения вентиляторного колеса

;
(43)

.

Мощность, потребляемая
вентилятором холодильника

;
(44)

.

2.4
Расчет
масляного теплообменника

Количество
тепла отводимого в масло

QH=qнQд/100=10
5661/100=566,1

Температура
масла на выходе из теплообменника

t2M=t1M-QH/GMCM=

Расход
дизельного масла через водомасляный
теплообменник

GМ=BM
pM/3600=100 900/3600=25

t2M=85-566,1/25
2,05=73,95

Когда это может пригодиться

Начать следует с определения случаев, когда подобные расчеты могут пригодиться:

Они могут быть полезны при необходимости рассчитать теплоотдачу через трубопровод. Всё это считается на основе площади поверхности, которая отдает окружающей среде тепловую энергию от теплоносителя. Часто необходимо определить потери тепловой энергии по пути к прибору отопления. Все это позволит определить необходимые число и габариты радиаторов. Для этого необходимо знать, сколько калорий находится в нашем распоряжении. Расчет производится также на основе площади соответствующей поверхности трубопровода, по которому теплоноситель транспортируется от узла элеватора.

С целью определить требуемый объем теплоизоляционного материала, следует также определить площадь внешней поверхности. В таком случае, чем точнее расчет, тем выше экономия средств на приобретение материала. Так как длина теплотрассы может быть равна нескольким километрам, то такая экономия может составить большую сумму.

Также расчет будет полезен при определении затрат, связанных с приобретением окрашивающего материала. Определение площади трубопровода под покраску наряду с расчётом расходования краски на один кв. м. позволяют точно получить величину суммарных затрат. Интересное предложение для новичков. У нас вы можете получить самый выгодный на сегодня промокод 1xbet абсолютно бесплатно при регистрации в компании. Просто перейдите с нашего портала на 1xbet и заведите новый аккаунт. Вам дадут действующий на сегодня промокод 1хбет при регистрации которому на ваш базовый счет начислят до 6500 рублей. Размер бонуса равняется 100% внесенной на первый депозит суммы. Если вы положили на счет 100 рублей, то по коду вам дадут столько же. Промокод 1xBet ‒ удачная возможность сделать бесплатную ставку. Узнайте как получить промокод и использовать его по назначению делая ставки в зеркале 1хБет!

Определение площади внутренней поверхности трубопровода окажется полезным при расчете её максимальной проходимости. Это позволит избежать превышения произведенных затрат на приобретение труб над требуемыми. При проектировании больших сетей коммуникаций это позволит снизить сумму затрачиваемых средств.

Расход воздуха через водяные секции

,
(30)

где
=0,215
м;

кг/с.

Составляем
систему уравнений:

;

;
(31)

.

Решив,
систему уравнений, получим:

t2=80,55
C;
τ2=70,4 С; Zв=19
секции.

2.3
Расчет вентилятора

Выбираем
вентилятор типа УК-2М с углом установки
лопастей α=25º.

Сопротивление
секций холодильника

;
(38)

.

Сопротивление
жалюзи

.

Сопротивление от
сужений, расширений и поворотов воздушного
потока в холодильной камере

.

Динамические
потери потока за вентилятором

.

Потребный
напор вентилятора

;
(39)

;

Расход
воздуха через секции холодильной камеры

(40)

.

Удельная
масса (плотность) воздуха перед
вентиляторным колесом

;
(41)

.

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Возьмем любую точку в потоке жидкости. Через эту точку
протекает жидкость, имеющая определенное направление и скорость движения. Если
во всех точках потока направление и скорость движения жидкости не
изменяются в течение времени – движение установившееся
.

Если это условие не выполняется – движение
неустановившееся
.

Рассмотрим движущуюся в потоке жидкость. Возьмем любую
произвольную точку и отложим вектор скорости. На небольшом расстоянии от нее,
на векторе скорости, отложим следующую точку (строго говоря, это расстояние
должно быть бесконечно малым
). Но в этой точке и направление движения и
скорость будут иными, по сравнению с первой точкой. Если мы попытаемся
повторить процедуру, аналогичную получению первого отрезка, то мы увидим, что
второй отрезок не будет продолжением первого. Это построение можно продолжать,
в результате чего мы получим нарисованную выше кривую. Эта кривая будет
называться линией тока.

Линия тока– линия, касательные
к которой совпадают с векторами скорости.

Следует отличать линию тока от траектории частицы
жидкости. Линия тока является мгновенной фотографией потока. Если движение
установившееся, то частица в точности пройдет по линии тока. А если нет? В
следующий момент времени, когда частица подойдет к очередной точке, вектор
скорости в ней будет уже другим и частица продолжит путь в другом направлении и
с другой скоростью.

Живое сечение – сечение,
проведенное перпендикулярно вектору скорости и лежащее внутри потока. В общем
случае живое сечение в потоке является криволинейной поверхностью, однако в
практических расчетах, если поток изменяется плавно, сечение считают плоским.

Выше приведены примеры живых сечений, где стрелками отмечены
векторы скорости, а пунктирными линями – живые сечения.

Представим себе поток жидкости, проведем живое сечение, в
котором выделим элементарную площадку dw. Через все точки площадки проведем линии тока.

Живое

сечение

Элементарная струйка

Элементарная

площадка dw

Поток жидкости состоит из совокупности элементарных струек.

Понятие элементарной струйки позволяет получить основные
зависимостидля расчета параметров
движущейся жидкости. Упростить задачу оказалось возможным благодаря следующим свойствам
элементарной струйки
:

1.Так как площадка dw является элементарной, то
величины скорости и давления для всех точек элементарного поперечного сечения
струйки можно считать одинаковыми. Это свойство позволяет не учитывать в
пределах живого сечения элементарной струйки сложного характера изменения
скорости и давления
.

2.Так как боковая поверхность
струйки образована линиями тока, вдоль которых скользят другие частицы, то
проникновение через боковую поверхность других частиц жидкости невозможно.
Элементарная струйка как бы заключена в водонепроницаемые стенки, не имеющие
толщины. Это свойство позволяет легко реализовать в расчетах законы
сохранения массы и энергии не усложняя решение учетом массообменных процессов
.

Расход.

Расходом жидкости называется объем жидкости, проходящий в
единицу времени через живое сечение.

Q= L3t, [м3/с]

Так как скорости в различных точках потока различны,
расход в общем случае находят как:

Как отмечалось выше, скорости по живому сечению потока
различны и их определение является достаточно сложной задачей. Практические
расчеты, как правило, выполняются по интегральным показателям и производятся
для всего объекта (в данном случае потока жидкости) в целом без уточнения
микроструктуры. Среди таких показателей в курсе гидравлики наиболее часто
используется средняя скорость.

Средняя скорость – это
средняя для данного живого сечения скорость течения и находится как:

V = Qw

В упрощенном понимании это график изменения скорости
по сечению. Ниже представлен пример подобной эпюры.

vҐ

v4

v3

v2

v1

v

Виды сечений труб.

Для прокладки водопровода или канализации в строительстве применяют трубы различных форм и сечений. Для классического водопровода могут использоваться круглые, квадратные, прямоугольные, треугольные, эллипсовидные и прочие трубы. Для канализации используют трубы круглой, полукруглой, эллиптической, полуэллиптической, яйцевидной, прямоугольной, трапецеидальной и прочих форм и сечений.

Наибольшей популярностью пользуются трубы с круглой формой поперечного сечения. Изготовление таких труб малозатратно, они обладают хорошими техническими характеристиками, а также рядом отличных технических и эксплуатационных качеств.

Для расчета веса трубы, либо длины трубы вы можете воспользоваться трубным калькулятором.

Виды сечений трубопровода могут быть различными:

Далее представлены формы поперечных сечений самотечных труб и каналов, такие как:

  • а) – Круглое,
  • б) – Полукруглое,
  • в) – Шатровое,
  • г) – Банкетное,
  • д) – Яйце­видное (овондальное),
  • е) – Эллиптическое,
  • ж) – Полукруглое с прямыми вставками;
  • э) – Яйцевидное перевернутое,
  • и) – Лотковое,
  • к) – Пятиуголь­ное,
  • л) – Прямоугольное,
  • м) – Трапецеидальное

Расчет сечения трубопровода.

Формула площади поперечного сечения трубы будет зависеть от того, какова форма этого сечения. Для расчета сечения трубопровода необходимо вычислить площадь круга с диаметром, который равен наружному диаметру трубы, после чего вычесть толщину ее стенок.

Площадь круга рассчитывается по формуле: S = Pi*(R^2) или S=Pi*(D/2-N)^2,

  • R – радиус круга, равный половине ее внутреннего диаметра;
  • S — искомое значение;
  • Pi — число «пи», которое обычно округляют до 3,14.
  • D и N- наружный диаметр и толщина стенки трубы.

В качестве примера производим расчет площади внутреннего сечения круглого трубопровода с внутренним диаметром, в 100 мм.

Радиус, данной трубы, будет составлять 50 мм, или 0,05 м.

Площадь трубы будет равна 3,14 х 0,05^2 = 0,00785 м2.

Внимание: рассчитывая проходимость самотечных трубопроводов (например, бытовой канализации) принимайте в расчет не полное, а так называемое живое сечение потока, которое ограничено средним уровнем воды

  • а) – полное сечение,
  • б) – живое сечение потока в частично заполненной трубе,
  • в) – живое сечение потока в лотке.

Все необходимые данные о внутреннем диаметре ВГП труб, которые применяются при монтаже внутренних коммуникаций, можно найти в ГОСТ 3262-75, по которому эти трубы изготавливаются.

Особенности труб с различными сечениями.

Трубы круглого сечения очень просто очищаются от образовавшегося осадка гидравлическим способом с использованием шаров и цилиндров

По мере того увеличения диаметра трубы круглого сечения, давление грунта и временной внешней нагрузки стремительно увеличиваются. Для уменьшения усилия в стенках труб, своду придают полуэллиптическое сечение.

Иногда может использоваться яйцевидная форма сечения, труба такого сечения способна высокие статические и динамические нагрузки, но такая трубы имеет и недостатки: для монтажа труб с таким сечением необходима большая высота канала и глубина заложения, чем для труб круглого сечения при одинаковой пропускной способности.

Кроме этого, в трубах эллиптического сечения намного быстрее образуется осадок, который отлаживается на стенках. В тех местах, где присутствуют плывуны и грунт очень влажный, могут использоваться трубы лотковой формы. Это позволяет прокладывать канализационные сети на меньшей глубине.

Живое сечение — решетка

Авторами были изучены условия образования газовой подушки под секционирующей решеткой и влияние живого сечения перераспределительных решеток на равномерность псевдоожижения.

Для снижения потери с провалом при большом количестве мелочи в торфе требуется уменьшение живого сечения решетки и соответственное повышение давления дутья.

Рассмотрение данных табл. 5 показывает, что глубина деструкции практически не зависит от живого сечения решетки, однако степень насыщения водородом при этом повышается, что позволяет увеличить выход дизельного топлива с заданным йодным числом.

Схема топки с простой колосниковой решеткой и конструкции применяемых колосников.

Сумма площадей отверстий в колосниковой решетке для прохода воздуха к слою топлива называется живым сечением решетки. В колосниках, предназначенных для сжигания крупнокускового топлива, живое сечение составляет 25 — 30 % площади решетки.

Отношение суммарной площади воздушных щелей или отверстий в решетке к ее по иной площади носит название живого сечения решетки. Различают решетки с малым ( 5 — 15 %) и большим ( 15 — 40 %) живым сечением. Необходимая величина живого сечения определяется свойствами сжигаемого тбплива.

С уменьшением числа отверстий в решетке с 223 до 61 при одной и той же площади живого сечения решетки высота подушки остается практически постоянной. Она также не изменяется с увеличением высоты неподвижного слоя на перераспределительной решетке с 270 до 350 мм.

Потери с провалом Q p относятся к колосниковым решеткам и зависят в основном от конструкции и живого сечения решетки.

Скорость газа в сечении аппарата принимают обычно в пределах 1 — 3 м / с, а живое сечение решетки выбирают так, чтобы скорость газа в отверстиях составляла 6 — 13 м / с. Уменьшение скорости приводит к нарушению цельности слоя пены, повышение скорости выше указанных пределов резко увеличивает потери из-за брызг.

Диаметр отверстии верхней решетки составляет 3 мм, расстояние между отверстиями и их число определяются из расчета обеспечения живого сечения решетки в пределах 5 — 7 % от ее общей площади. Таким образом, скорость прохождения воздуха в отверстиях решетки составляет около.

Окрасочная камера с нижним отсосом и верхней подачей воздуха.| Схема пылеприежника ВЦНИИОТ для заточных станков бункер первой ступени очистки. 3 — отсасывающий патрубок. 4 — неподвижный щиток. 5 — регулируемы щиток.

Изделие устанавливают на такой высоте над решеткой, чтобы скорость подтекания воздуха была не более скорости его движения в живом сечении решетки. Приточный воздух подают сверху равномерно по всей площади потолка камеры. Следует использовать подшивной потолок, оборудованный фильтрующими кассетами.

Отношение площади всех зазоров R в колосниковой решетке, через которые поступает в слой воздух, ко всей площади решетки называют живым сечением решетки и обычно выражают в процентах. Необходимый размер живого сечения решетки зависит от рода сжигаемого топлива и крупности кусков. Так, при сжигании кускового торфа и дров применяют балочные колосники.

Анализируя опытные данные, можно видеть, что существуют определенные закономерности снижения сопротивления слоя с увеличением скорости псевдоожижающего агента и при уменьшении живого сечения решетки.

Промышленная установка для обезвоживания сбросных растворов сульфата натрия.

Восходящий поток — жидкость

Восходящий поток жидкости из скважины поднимается по промывочным трубам, проходит через отводную головку, шланги далее попадает в приемный чан.

Снаряд с гидроциклонным шламоулавливателем.

Восходящий поток жидкости проходит по специальному каналу, расположенному в переходнике параллельно шламо-проводящей трубе и в непосредственной близости от нее.

Промывочная головка конструкции б. ЦИСОН для обратной промывки.| Отводная головка для обратной промывки.

Восходящий поток жидкости из скважины поднимается по промывочным трубам, проходит через отвод, шланг и попадает в приемный чан.

Принципиальная схема вискозиметра с падающим шариком.

Восходящим потоком жидкости шарик 1 поднимается в верхнее положение. В момент касания шарика с верхней ограничивающей сеткой 6 насос отключается, а шарик свободно падает в неподвижной сроде.

Скорость восходящего потока жидкости в кольцевом пространстве должна быть меньше скорости оседания песка в этой же жидкости.

В восходящем потоке жидкости от забоя до устья скважины объемная доля песка по высоте имеет различное значение, как и доля мелких частиц песка и глины. Можно предположить, что плотность песчаной пробки при появлении воды будет наибольшей в той части ствола скважины, где в момент прекращения притока жидкости и, следовательно, при скорости вертикального потока, равной нулю, содержалась наиболее высокая концентрация мелких частиц глины и песка.

В этом случае восходящий поток жидкости поддерживает твердые частицы во взвешенном состоянии, препятствуя их осаждению.

В этом случае восходящий поток жидкости поддерживает твердые частицы во взвешенном состояния, препятствуя их осаждению.

В этом случае восходящий поток жидкости поддерживает твердые частицы во взвешенном состоянии, препятствуя их осаждению.

Клапаны поддерживаются открытыми восходящим потоком жидкости, движущейся относительно труб; закрытие клапанов, очевидно, должно произойти в тот момент (), когда относительная скорость w станет равной нулю.

В фильтрах с восходящим потоком жидкости крупность загрузки рекомендуется та же, что и при нисходящем потоке жидкости, а промывка может быть водяной или во-довоздушной.

Твердая частица в восходящем потоке жидкости двигается вверх, если скорость восходящего потока жидкости больше скорости оседания твердой частицы относительно, жидкости в восходящем потоке.

4 Динамическое вписывание проектного тепловоза

4.1
составление уравнений равновесия сил
и моментов

Расчетная
схема для динамического вписывания
приведена на рисунке 10.

Исходные
данные:

Радиус
кривой для динамического вписывания
Rд=460
м.

Возвышение
наружного рельса в кривой h=120 мм=1,20 м.

Статическое
давление от колесной пары на рельсы
2П=220 кН.

Полюсное
расстояние первой колесной пары

Х1=(45)

где
в — база тележки,в=4,2м;

R
– радиус кривой для динамического
вписывания, м.

Х1=м.

Наибольшая
скорость движения из условия
комфортабельности:

(46)

где
h
– возвышение наружного рельса, 120 мм;

ан
непогашенное ускорение, м/с2.

.

Используя
упрощенную схему на рисунке 5 ,находим
расстояние от второй и третьей осей до
центра поворота тележки Ω:

Рисунок
5 — Схема динамического вписывания

Находим
величины ri,
cosαi
по графикам ;

ri=2,55м;
r2=1,6м;
r3=1м;

cosαi=0,98;
cosα3=0,9м;sinα2=0.1м.

Для
рассматриваемой схемы уравнение имеет
вид


(47)

где Y1,
Y3
– направляющие
усилия от рельсов; С – центробежная
сила от массы тепловоза, приходящаяся
на тележку; С1

горизонтальная сила, возникающая от
возвышения наружного рельса; (Мв
+ Мтр)
= М – суммарный момент от возвращающих
сил и сил трения в опорно-возвращающих
устройствах; F1
, F2
, F3
– cилы
трения в опорных точках колес; S
= 0,8 м – половина расстояния между кругами
катания бандажей колес.

Сила
от возвышения наружного рельса
определяется по формуле

С1=(48)

где
G – часть веса тепловоза, кН; G=630 кН,

S
– половина расстояния между кругами
катания бандажей колес, м; S=0,8 м.

кН.

2F1=2F2=2F3=2Пfтр (49)

где
2П – статическое давление колесной пары
на рельсы,

fтр
– коэффициент трения между рельсами и
бандажами, fтр=0,25;

2F1=2F2=2F3=220·0,25=55
кН.

Решим
уравнения равновесия относительно Y1
и Y3
и полученные данные сведем в таблицу
5.

Таблица
5 –Данные расчета Y1
и Y3.

V,км/ч

С,кН

У3,
кН

У1,
кН

100

107,7

5,37

88,9

80

68,93

24,77

69,5

60

38,77

39,82

39,4

Боковое давление
колеса на рельс меньше направляющего
усилия на величину силы трения в контакте
колеса с внутренним рельсом, т. е.

.
(50)

Рамное
давление, т.е. усилие, передаваемое
колесной парой на раму тележке, меньше
направляющего усилия на величину сил
трения обоих колес, т.е.

.
(51)

По
полученным данным строим зависимости
Y1=f{v},Y3=f{v}
и находим по ним величины направляющих
усилий для vдоп=92,75км./ч.

Расчетные значения
бокового и рамного давлений и коэффициента
Кгд
по формулам (50),(51),(52),(53);

Кгд=1+0,006v
(52)

Y1=(Y1-F1гд.
(53)

Подставляя
значения получаем

Y11=78-27,5=50,5

Yp=78-55=23

Кгд=1+0,4965=1,496

Y11д=(78-27,5)
1,496=75,6

5
Геометрическое вписывание тепловоза

Задаемся
величиной коэффициента искажения n=10
и масштабом m=5.

Радиус
наружного рельса, м

;
(52)

где Rг
– минимальный радиус кривого участка
пути,м;

.

Радиус
внутреннего рельса

;
(53)

где
∆ — уширение колеи в кривом участке
пути, м. При R

;

Величина
искаженного значения базы тепловоза и
тележки

,
(54)

где
L
– база тепловоза, м:

,
(55)

где
B
– база тележки, м;

;

.

По
полученным данным производим построение
и определяем углы поворота тележки
относительно главной рамы тепловоза,
рисунок 7.

α1=25º,
α2=26º,

Действительные
углы поворота тележки определяем по
формуле

;
(56)

где
α – угол, измеренный на чертеже,

А1=2,5º;

А2=2,6º.

Полученные
значения не превышают допустимых
значений.

По
полученным данным производим построения:

º.

Литература

  1. Тепловозы
    (теория и конструкция) Методические
    указания к выполнению курсового проекта,
    для студентов 5 курса специальности
    тепловозы. М.:ВЗИИЖТ 1989-55.

  2. Тепловозы
    ТЭМ1 и ТЭМ2 Виктор Александрович Долгов
    и др. М.: Транспорт, 1972, стр.1-256.

  3. Конструкция
    и динамика тепловозов. Издание 2-е под
    редакцией Иванова В.Н. Транспорт, 1974,
    336 с.

Потенциальный поток — идеальная жидкость

Потенциальный поток идеальной жидкости, плавно обтекающий какое-либо тело, обусловливает такое распределение местных нормальных давлений по поверхности тела, что результирующая этих давлений не дает составляющей в направлении вектора скорости Кос. Парадокс Эйлера противоречит повседневному опыту, указывая одновременно, что гипотеза о потенциальности и безотрывности обтекания не учитывает важных явлений при течениях реальной жидкости.

Рассмотрим потенциальный поток идеальной жидкости в колене, показанном на рис. XIV.6. Частицы жидкости, движущиеся по криволинейным траекториям, находятся под влиянием центробежных сил инерции.

Итак, если потенциальный поток идеальной жидкости, имеющий скорость на бесконечности, равную Vw, плавно обтекает некоторый контур, причем циркуляция скорости вокруг этого контура равна Г, то подъемная сила контура равна по величине произведению плотности жидкости на циркуляцию и на скорость потока в бесконечности. Чтобы определить направление подъемной силы, достаточно повернуть вектор скорости потока в бесконечнсти на 90 против направления течения, обусловленного присоединенным вихрем.

В этом случае потенциальный поток идеальной жидкости вне пограничного слоя не может моделироваться как картина плавного обтекания и должен быть заменен какой-либо другой схемой, отвечающей той или иной задаче.

Заметим, что сила сопротивления при потенциальном потоке идеальной жидкости равна нулю не только при обтекании круглого цилиндра, но и для любого другого тела, независимо от его формы.

Отсутствие силы сопротивления для тел, обтекаемых потенциальным потоком идеальной жидкости, в гидродинамике называется паоадоксом Эйлера-Даламбера.

Отсутствие силы сопротивления для тел, обтекаемых потенциальным потоком идеальной жидкости, в гидродинамике называется парадоксом Эйлера — Даламбгра.

Это распределение можно найти, решив задачу обтекания тела потенциальным потоком идеальной жидкости. Ввиду того, что пограничный слой очень тонок, найденное распределение скорости можно отнести к внешней границе слоя.

Рассмотрим обтекание цилиндра радиуса г1 с двумя симметрично расположенными вихрями потенциальным потоком идеальной жидкости. Центры симметрично расположенных вихрей возьмем в том положении, когда небольшое изменение циркуляции ведет к отрыву одного из вихрей.

Пусть имеется бесконечно глубокий потенциальный поток идеальной жидкости, движущийся над дном ( осью х) со скоростью V в — оо; пусть в этот поток со дна ( у точки х 0) втекает струя со скоростью Vz, направленная под углом а к дну, и требуется определить, как эта струя будет двигаться.

Итак, для случая сходящегося течения в диффузоре течение при больших числах Рейнольдса очень мало отличается от потенциального течения идеальной жидкости. Только вблизи стенок происходит очень быстрое изменение скорости от значений, соответствующих потенциальному потоку идеальной жидкости, до нулевых значений, требуемых условиями прилипания вязкой жидкости к стенкам

Обратим внимание на то, что сходящееся течение в диффузоре происходит в направлении падения давления. В то время, как при малых числах Рейнольдса сходящееся и расходящееся течения в диффузоре имеют одинаковый характер, при больших числах Рейнольдса течения носят совершенно различный характер, а именно, сходящееся течение всюду, кроме непосредственной близости стенок, мало отличается от потенциального течения, расходящееся же течение резко отличается от потенциального течения.

Первая попытка построить вихревую теорию сопротивления давления принадлежит Th. Набегающий потенциальный поток идеальной жидкости плавно обтекает переднюю ( лобовую) часть контура ( на фиг.

Первый — непосредственно прилегает к обтекаемому телу и обычно называется пограничным слоем. Это очень тонкий слой, в котором сосредоточено все влияние вязкости. Второй участок — след за обтекаемым телом, третий — вся остальная область, в которой влияние вязкости не сказывается, и, следовательно, ее можно рассматривать как область потенциального потока идеальной жидкости.

Первый — непосредственно прилегает к обтекаемому телу и обычно называется пограничным слоем. Это очень тонкий слой, в котором сосредоточено все влияние вязкости. Второй участок — след за обтекаемым телом, третий — вся остальная область, — в которой влияние вязкости не сказывается, и, следовательно, ее можно рассматривать как область потенциального потока идеальной жидкости.

Два — поток — жидкость

Два потока жидкости считаются гидродинамически подобными, если все параметры, характеризующие их движение, взаимно пропорциональны во всех сходственных точках.

Если два потока жидкости ограничены геометрически подобными поверхностями ( безразлично, будут ли это поверхности твердых тел или свободные поверхности) и скорости в сходственных точках пропорциональны, то такие потоки называются кинематически подобными.

Если два потока жидкости ограничены геометрически подобными поверхностями и какие-либо из сил, действующих на сходственные элементы, пропорциональны в обоих потоках, то такие потоки называются динамически подобными для этих сил.

Зависимости коэффициента е от показателя п для расчета критерия, определяющего смену режимов течения для псевдопластичных жидкостей.

Если два потока жидкости имеют геометрически сходственные ограничивающие поверхности и скорости в сходственных точках будут пропорциональны, то для таких потоков выполняется принцип кинематического подобия.

Если два потока жидкости различного происхождения сливаются в один поток позади острого ребра обтекаемого тела ( рис. 39), то в общем случае постоянная в уравнениях Бернулли для обоих потоков имеет разные значения. Это означает, что по обе стороны от поверхности раздела обоих потоков, на которой давление, очевидно, должно быть одинаковым, скорости имеют разные значения. Но даже в том случае, когда постоянная в уравнениях Бернулли для обоих потоков имеет одинаковые значения, скорости над и под поверхностью раздела могут отличаться друг от друга своими направлениями.

В таком теплообменнике два потока жидкости движутся под прямым углом друг к другу и тепловой поток, параллельный стенке аппарата, пренебрежимо мал. Теплообмен в данном случае, очевидно, менее эффективен, чем в про-тивоточных теплообменниках с теми же при прочих равных условиях поверхностью и коэффициентом теплопередачи.

Предположим, что имеются два потока жидкости, для которых соблюдены условия геометрического и кинематического подобия.

Предположим, что по-прежнему имеются два потока жидкости, для которых соблюдены условия геометрического и кинематического подобия.

В зазоре между поверхностями возникают два потока жидкости вдоль оси х; один — фрикционный поток ( или поток сдвига), обусловленный относительным движением поверхности и имеющий линейную эпюру скоростей, и второй — поток, обусловленный термическим расширением жидкости вследствие ее нагрева и имеющий параболическую эпюру скоростей. В результате возникновения второго потока жидкости в зазоре появляется избыточное давление, распространяющееся по определенному закону по поверхности и создающее на этой поверхности силу давления, способную уравновесить внешнюю нагрузку.

Регенератор — это теплообменный аппарат с периодическим теплообменом, в котором два потока жидкости движутся попеременно в насадке, аккумулирующей тепло при протекании горячей жидкости и затем отдающей его холодной жидкости. Преимущество ап-ларата данного типа заключается в высокой тепловой эффективности на единицу массы и объема, так как нет необходимости передавать тепло через стационарную твердую стенку, разделяющую потоки.

Регенератор — это тешюобменный аппарат с периодическим теплообменом, в котором два потока жидкости движутся попеременно в насадке, аккумулирующей тепло при протекании горячей жидкости и затем отдающей его холодной жидкости. Преимущество ап-ларата данного типа заключается в высокой тепловой эффективности на единицу массы и объема, так как нет необходимости передавать тепло через стационарную твердую стенку, разделяющую потоки.

При сжатии газа струйно-вытеснительным способом по второму варианту ( см. рис. 9.15) получается два потока жидкости, истекающей из емкости. Первый поток состоит из жидкости, которая эжектирует газ, а второй — из жидкости, которая дожимает и вытесняет газ из емкости. Обозначения параметров первого потока имеют индекс, обозначения второго потока не имеют индекса.

Применение вихревых слоев весьма удобно и при рассмотрении потоков, содержащих поверхности, на которых касательная составляющая скорости терпит разрыв, так что два потока жидкости как бы скользят один по другому.

Гидравлическое моделирование основано на общих законах подобия механических систем. Два потока жидкости подобны между собой, если они подобны геометрически, а также если для всех сходственных точек обоих потоков соблюдается условия подобия их кинематических и динамических характеристик.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Adblock
detector