Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие

• Название: Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие
• Дата: 31.03.2023
• Размер: 4.09 Mb.
• Имя файла: virtualnyj-laboratornyj-praktikum_color.docx
• Тип: Практикум; #1027990
• страница: 18 из 31

Основные контрольные вопросы к лабораторной работе № 6

1. 
   Что понимают под малым отверстием в тонкой стенке при истечении жидкости из отверстий?
   
2. 
   Дайте понятие сжатого сечения, перечислите причины сжатия струи, назовите критерий оценки величины сжатия струи.
   
3. 
   Что называют насадком, типы насадков, их назначение?
   
4. 
   Объясните, что такое коэффициент скорости. Что он учитывает, как определяется?
   
5. 
   Объясните, что такое коэффициент расхода. Что он учитывает, как определяется?
   
6. 
   Объясните, что такое коэффициент сопротивления (отверстия, насадка). Как он определяется по опытным данным?
   
7. 
   Объясните, почему при истечении из насадка расход жидкости больше, чем при истечении из малого круглого отверстия в тонкой стенке.
   
8. 
   Напишите и поясните формулы для определения скорости и расхода при истечении жидкости из отверстий и насадков в атмосферу при постоянном напоре.
   
9. 
   Изобразите схемы истечения жидкости из малого отверстия в тонкой стенке и через внешний цилиндрический насадок в атмосферу.
   
10. 
    Какое уравнение лежит в основе формул для вычисления скорости истечения ʋ и расхода жидкости Q при истечении из отверстий и насадков? Напишите и поясните это уравнение.
    

Рекомендуемая литература к лабораторной работе № 6 [1–6].

Виртуальная лабораторная работа № 7 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ

ПРЯМОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ
Вводная часть

Гидравлическим ударом называется изменение (повышение или понижение) давления в напорном трубопроводе при резком изменении скорости движения жидкости (например, в результате резкого закрытия или открытия затвора).

Повышение давления при гидравлическом ударе может быть настолько большим, что способно привести к разрыву трубопровода.

При быстром закрытии затвора сначала остановится не вся масса жидкости, заключенная в трубопроводе, а лишь часть ее, находящаяся непосредственно перед затвором. Это происходит благодаря инерции и упругим свойствам жидкости и материала трубы (остановившаяся масса жидкости несколько сжимается, труба расширяется, а давление в жидкости резко возрастает). Затем повышение давления весьма быстро распространяется по трубопроводу от затвора к резервуару. Скорость распространения повышения давления называют скоростью распространения ударной волны С. После того как во всем трубопроводе давление повысится, жидкость начнет выходить из зоны повышенного давления обратно в резервуар, давление в трубопроводе начнет понижаться. Затем в зону пониженного давления снова пойдет жидкость из резервуара, и давление снова повысится. Благодаря упругим свойствам жидкости и стенок трубопровода этот процесс довольно быстро затухает. Наиболее опасным является первое повышение давления [2, 5].

Ударная волна пройдет по всему трубопроводу (от затвора до резервуара) за время t = l/С (здесь l – длина трубопровода). Время одного цикла, включающего повышение и понижение давления, называется фазой удара T = 2l/С.

Если время закрытия t_ззатвора меньше или равно фазе удара Т

(t_з Т), удар называется прямым.

Удар может возникнуть, например, при внезапном выключении насоса, подающего воду по нагнетательному трубопроводу в резервуар. Жидкость после выключения насоса по инерции некоторое время будет двигаться, и в трубопроводе возникнет пониженное давление. Затем начнется обратное движение жидкости из резервуара в область пониженного давления в трубопроводе, и давление здесь повысится подобно тому, как это наблюдалось при прямом ударе.

Из изложенного ясно, что параметры движения жидкости при гидравлическом ударе изменяются с течением времени. Следовательно, при гидравлическом ударе движение жидкости является неустановившимся.

Для определения повышения давления р при прямом гидравлическом ударе Н.Е. Жуковским в 1898 г. предложена формула

∆𝑝 = 𝜌𝐶𝑣 , (33)

где – плотность жидкости; С – скорость распространения ударной волны; ʋ – средняя скорость движения жидкости в трубопроводе до закрытия затвора (при установившемся движении) [14, 15].

Величину С вычисляют по формуле

^𝐸ж _𝜌

𝐶 =


тр
^{1+ 𝐸ж𝑑} _{𝐸 𝛿}
, (34)

где Е_ж и Е_тр – модули упругости жидкости и материала трубопровода соответственно (для воды Е_в  1,96  10⁹ Па, для стали Е_тр  1,96  10¹¹Па); ρ– плотность жидкости; d– внутренний диаметр трубопровода;

 – толщина стенки трубопровода.


Величины модуля упругости жидкости и ее плотность определяют скорость распространения звука в жидкой среде С_зв:

𝐶 = ^𝐸ж . (35)

зв 𝜌
С учетом (35):

_{𝐶 =} ^𝐶зв


тр
^{1+ 𝐸ж𝑑} _{𝐸 𝛿}

. (36)

В воде скорость распространения звука С_зв  1425 м/с.