Материал: УМК МЖГ стр 157-253 Модуль 8-10_МЖГ
4.Какой трубопровод называется гидравлически коротким?
5.Проведите расчет простого трубопровода для случая истечения под уровень.
6.Проведите расчет простого трубопровода для случая истечения в атмосферу.
7.Расскажите порядок расчета задачи первого типа для простого трубопровода.
8.Расскажите порядок расчета задачи второго типа для простого трубопровода.
9.Расскажите порядок расчета задачи третьего типа для простого трубопровода.
10.Расскажите, как произвести расчет трубопровода из последова- тельно соединенных труб.
11.Расскажите, как произвести расчет трубопровода из параллельно соединенных труб.
12.Расскажите, как произвести расчет трубопровода с непрерывным изменением расхода по длине.
13.Какой трубопровод называется сифонным?
14.Объясните, как происходит движение жидкости по сифонному трубопроводу.
15.В каком сечении сифонного трубопровода будет наблюдаться наибольшая величина вакуума? Отчего зависит величина вакуума?
16.В каком случае сифон может прекратить работать?
17.Расскажите, как произвести расчет разветвленного трубопровода.
18.Какое явление в трубопроводе называется гидравлическим ударом?
19.Какие причины могут привести к гидравлическому удару?
20.Расскажите, как происходит распространение фронта ударной волны при мгновенном закрытии затвора.
21.Расскажите, как формируется обратная отраженная волна при мгновенном закрытии затвора.
22.Что называется фазой удара при гидравлическом ударе?
23.Расскажите, как с течением времени происходит изменение дав- ления в сечении трубопровода при гидравлическом ударе.
24.Запишите формулу, позволяющую определить скорость распро- странения ударной волны в трубопроводе.
217
25.Объясните, как возникает гидравлический удар при резком по- нижении давления (с разрывом сплошности потока)?
26.Какие меры существуют для защиты от воздействия гидравличе- ских ударов?
27.Объясните принцип работы гидравлического тарана.
ЛИТЕРАТУРА
1.Альтшуль А.Д., Кисилев П.Г. Гидравлика и аэродинамика.– М.: Стройиздат, 1975. – 323 с.
2.Штеренлихт Д.В. Гидравлика: учебник для вузов. – М.: Энерго-
атомиздат, 1984. – 640 с.
3.Чугаев Р.Р. Гидравлика. – Л.: Энергия, 1982. – 600 с.
4.Ботук Б.О. Гидравлика. – М.: Высш. шк., 1962. – 450 с.
5.Медведев В.Ф. Гидравлика и гидравлические машины: Учеб. по-
собие. – Мн.: Выш. шк., 1998. – 311 с.
6.Рабинович Е.З. Гидравлика. – М.: Физматгиз, 1963. – 408 с.
218
МОДУЛЬ 10
ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ИЗ ОТВЕРСТИЙ И НАСАДКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Исследования истечения жидкости из отверстий и насадков имеют большое практическое значение, так как результаты этих исследований на- ходят применение при решении многих технических задач (при измерении количества проходящей жидкости, при расчете и создании сильной, даль- нобойной и компактной струи, при расчете распространения свободной струи в массе жидкости, расчете воздушных завес, обеспечении быстрого опорожнения резервуаров, при конструировании сопл и форсунок и в ряде других случаев).
При истечении из отверстий и присоединенных к отверстиям доста- точно коротких патрубков-насадков можно считать, что потери напора со- стоят лишь из местных потерь.
При движении жидкости в коротких трубах местные потери и потери на преодоление сопротивлений по длине имеют сопоставимое значение и вследствие этого следует учитывать оба эти вида потерь, суммируя их при расчете.
Истечение жидкости из отверстий и насадков может происходить в различных условиях. Вытекающая струя может непосредственно на выхо- де из отверстия и насадка находиться под атмосферным давлением – это будет истечение в атмосферу. Могут быть случаи, когда струя вытекает под уровень жидкости, находящейся в другом сосуде, резервуаре, водо- хранилище.
И в том, и в другом случае истечение может происходить при посто- янном напоре (когда Н или z постоянны) или при переменном напоре, ко- гда Н или z изменяются во время истечения.
Истечение из отверстий и насадков происходит при преобладающем действии сил тяжести (к действующим факторам относятся также силы вязкости и поверхностного натяжения), под воздействием напора Н (рис. 10.3) – при истечении в атмосферу или разности уровней z (рис. 10.6) – при истечении под уровень из затопленного отверстия или насадка.
Различают следующие виды отверстий: по относительному размеру отверстия – малое и большое, по относительной толщине стенки – отвер-
стия в тонкой и толстой стенке.
219
Малым считается такое отверстие, диаметр (или вертикальный раз- мер – для отверстий, форма которых отличается от круглой) которого ме- нее чем 0,1 напора Н. Такое ограничение относительного вертикального размера отверстия позволяет считать с практически приемлемой погреш- ностью скорости отдельных струек в живом сечении вытекающей струи одинаковыми.
Большим отверстием соответственно считают такое, для которого d > 0,1 Н, где d – диаметр или наибольший размер отверстия по вертикали.
Отверстием в тонкой стенке называется отверстие, края которого имеют острую кромку, а толщина стенки не превышает 3d. В этом случае вытекающая из отверстия струя не касается стенки в пределах ее толщины и стенка вследствие этого не оказывает прямого воздействия на форму струи и гидравлические характеристики отверстия.
В створе самого отверстия траектории частиц жидкости криволиней- ны, причем кривизна их достаточно велика (рис. 10.6). На некотором рас- стоянии от стенки кривизна линий токов уменьшается, отдельные струйки располагаются почти параллельно, происходит заметное уменьшение жи- вого сечения вытекающей струи. Для круглого малого отверстия в тонкой стенке наибольшее сжатие струи наблюдается на расстоянии около 0,5 диаметра от внутренней плоскости стенки сосуда. Это сечение называ- ется сжатым. Сжатие струи характеризуется коэффициентом сжатия ε, представляющим собой отношение площади сжатого живого сечения ωс к площади отверстия ω:
ε = ωс / ω.
Виды сжатия струи при истечении могут быть различными.
Когда струя испытывает сжатие по всему периметру отверстия, на-
блюдается полное сжатие.
l1 |
l2 |
стия в дне сосуда.
Неполное сжатие происходит в тех случаях, когда струя не испытывает сжатия по одной стороне или же по нескольким сторонам отверстия. Такие случаи могут встречаться, если прямоугольное отвер- стие в вертикальной или наклонной боковой стенке сосуда примыкает непосредственно к дну (отсутству- ет сжатие по одной из сторон, рис. 10.1) или распо- ложено в углу и также примыкает к дну (сжатие от- сутствует по двум сторонам). Такое положение может создаться при соответствующем расположении отвер-
220
При неполном сжатии коэффициенты сжатия имеют большие значе- |
|
ния, чем в случае полного сжатия. При полном сжатии можно выделить |
|
случаи совершенного и несовершенного сжатия. |
|
Если отверстие расположено достаточно далеко от боковых стенок, |
|
свободной поверхности и дна, то кривизна траекторий крайних струек вы- |
|
текающей струи будет наибольшей, сжатие также |
|
будет максимальным. В этом случае сжатие со- |
|
вершенное. Совершенное сжатие наблюдается, ко- |
ω |
гда расстояние от крайних граней контура отвер- |
l2 |
стия до стенок и дна сосуда превышает утроенный |
l1 |
|
|
соответствующий поперечный размер отверстия, |
|
то есть если l1 > 3а; l2 > 3b (рис. 10.2). |
|
Несовершенное сжатие наблюдается, когда отверстие расположено |
|
ближе к стенкам и дну, чем на указанные выше расстояния, то есть если |
|
l1 < 3а и l2 < 3b. При несовершенном сжатии коэффициенты сжатия больше, |
|
чем при совершенном сжатии. |
|
СХЕМА ИЗУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА
Тема занятия |
Тип занятия |
Вид (форма) |
Кол-во |
|
занятия |
часов |
|||
|
|
|||
1. Истечение жидкости из малого отвер- |
|
|
|
|
стия в тонкой стенке. Сжатие струи. Ко- |
Изучение ново- |
Лекция |
2 |
|
эффициенты сопротивления, скорость, |
го материала |
|||
|
|
|||
расход. |
|
|
|
|
2. Истечение через большое отверстие. |
Изучение ново- |
|
|
|
Истечение через малое затопленное от- |
Лекция |
2 |
||
го материала |
||||
верстие с острой кромкой. |
|
|
||
|
|
|
||
3. Истечение через насадки. Типы наса- |
|
|
|
|
док. Вакуум в насадках. Зависимость ко- |
Изучение ново- |
Лекция |
2 |
|
эффициентов истечения из отверстия и |
го материала |
|||
|
|
|||
насадков от числа Рейнольдса. |
|
|
|
|
4. Истечение жидкости при переменном |
Изучение ново- |
Лекция |
2 |
|
напоре. |
го материала |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Углубление и |
|
|
|
5. Истечение жидкости через отверстия |
систематизация |
Лабораторная |
2 |
|
при постоянном напоре. |
учебного |
работа |
||
|
||||
|
материала |
|
|
|
|
Углубление и |
|
|
|
6. Истечение жидкости через насадки при |
систематизация |
Лабораторная |
2 |
|
постоянном напоре. |
учебного |
работа |
||
|
||||
|
материала |
|
|
|
221 |
|
|
||