рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Потери давления на поворотах

Потери давления на поворотах - раздел Механика, МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗОВ Изменение Направления Движения Потоков Независимо От Формы Поперечного Сечени...

Изменение направления движения потоков независимо от формы поперечного сечения канала осуществляется либо в канале, изогнутом под прямым углом, либо в криволинейном канале, либо в составном, контур которого состоит из отрезков прямых труб. Наиболее четко сопротивления проявляются при рассмотрении движения идеальной жидкости с равномерным начальным распределением скоростей по сечению в потоке при его повороте на 90 град. (рис.4.7).

Источником потерь давления на поворотах является сила, которая действует на любой элементарный объем

, (4.26)

где dm = r × j × r × dr. Давление, вызванное этой силой

. (4.27)

 

 

 

Рис.4.7.Схемы течений при повороте в каналах круглого (б)

и прямоугольного (в) сечений

 

 

Движение идеальной жидкости предполагает отсутствие потерь на трение, благодаря чему полная энергия движуще­гося потока будет неизменной по всей длине трубы на повороте. Следовательно, изменение давления может проис­ходить за счет изменения скорости. Это положение отра­жается уравнением Бернулли, записанным в дифференци­альной форме

dP = – ρ × u × du . (4.28)

Подставив значение dP из уравнения, можно полу­чить дифференциальное уравнение

. (4.29)

Интеграл этого уравнения (u × r = const) показывает, что при движении по криволинейному каналу скорости частиц жид­кости убывают с увеличением радиуса по гиперболическому закону. Вследствие этого, давление у внутренней стенки становится меньше, чем у внешней. Отсюда ясно, что если перед поворотом скорости и дав­ления жидкости были одинаковы по всему поперечному се­чению канала, то при повороте потока картина существенно изменяется. У внешней стенки поворота скорость потока уменьшается, а его давление возрастает, т.е. возникает зо­на обратного перепада давления. У внутренней стенки дело обстоит по-другому.

При входе потока в поворот его ско­рость увеличивается, а давление падает; возникает зона прямого перепада давления. После поворота величины ско­ростей и давлений постепенно восстанавливаются до перво­начальных значений, при этом у внешней стенки поток ус­коряется, а у внутренней, замедляется. Поэтому зона обрат­ного перепада на внутренней стенке формируется уже после поворота.

Еще одним источником потерь энергии при движении реальной жидкости являются вторичные токи, ко­торые связаны с поперечным перетеканием жидкости под влиянием возникающего перепада давления между внут­ренней и внешней стенками поворота. Отметим, что такие токи не зависят от формы сечения потока. Они развиваются в каналах круглого, квадратного и прямоугольного сече­ния, хотя для последнего характер их развития будет за­висеть от соотношения размеров сечения. Благодаря нало­жению на повороте вторичных течений на основное, они приобретают симметрично-винтовой характер.

Таким образом, потери при повороте складываются из потерь, обусловленных развитием вторичных токов, и по­терь на трение. Наибольшую относительную величину име­ют потери в вихревых областях, наименьшую – потери на трение.

Отсюда следует, что для уменьшения потерь при по­вороте, прежде всего, необходимо устранять зоны отрыва потока или существенно сокращать их размеры. Затем сле­дует стремиться к уменьшению интенсивности вторичных потоков и только тогда, когда резервы в этих направлени­ях исчерпаны, необходимо заботиться об уменьшении ше­роховатости стен поворота.

В общем случае коэффициент местного сопротивления ξпов при повороте потока зависит от формы поперечного се­чения, угла поворота, отношения площадей поперечного се­чения канала до поворота и после него, радиусов закругле­ния и т. д. Поэтому теоретическое определение ξпов пред­ставляет большие трудности. Как правило, формулы коэффициента местного сопротивления при повороте потока выводят на основании экспериментальных данных.

Обработка опытных данных для внезапного поворота (простое или острое колено) приводит к таким результа­там: у квадратных труб с сильно развитой шероховатостью ξпов=1,28; у гладких – 1,16; у круглых – 1,25.

Как вид­но, различия в значениях коэффициента сопротивления по­лучаются не столь значительными. При уменьшении угла поворота j происходит уменьше­ние объема зоны отрыва и вместе с ней уменьшаются поте­ри энергии, которые в этом случае вычисляются по форму­ле, предложенной И. Д.Семикиным

ξпов = ξпов 90 × (1 Cosφ). (4.30)

Если поворот потока совмещается с переходом к друго­му сечению, то в зависимости от того, сужаться или рас­ширяться будет поток, сопротивление колена будет различ­ным. В самом деле, если поворот потока происходит одно­временно с переходом к каналу меньшего поперечного се­чения, то потери напора будут меньше, чем в случае коле­на постоянного сечения. Причина здесь в том, что при по­вороте с «поджатием» потока скорости у внутренней стенки уменьшаются (после прохождения колена) в гораздо мень­шей степени (или совсем не уменьшаются), чем в колене постоянного сечения. В силу этого область обратного перепада давления на внутренней стенке существенно сокраща­ется, а может и вообще исчезнуть. При повороте с расши­рением наблюдается обратная картина: скорость у внут­ренней стенки после прохождения колена замедляется сильне, чем в канале постоянного поперечного сечения. Поэтому область обратного перепада давления, а следо­вательно, и потери напора резко возрастают.

Существенное влияние на коэффициент сопротивления оказывает закругление стенок поворота, что видно из экспе­риментальных данных, приведенных на рис.4.8., они свиде­тельствуют о том, что округление внутренней стенки более эффективно, чем внешней. Это и понятно, ибо при прямо­угольной внутренней стенке имеет место бесконечный раз­рыв конвективного ускорения, что приводит к очень сильному вихреобразованию. Увели­чение радиуса закругления внешней стенки в этом случае практически ничего не изменяет.

 

 

 

Рис.4.8. Зависимость коэффи­циента сопротивления поворота

от относительного радиуса за­кругления внутренней и внеш­ней

стенок для условий: 1– r1=0, r2=var; 2 – r1=var; r2=0.

 

 

4.3. Расчет гидравлического сопротивления трубопроводов

 

В металлургическом производстве широко применяются трубопроводы для транспортировки жидкостей, газов, различных пульп и смесей. Все трубопроводы, не имеющие ответвлений, называ­ются простыми, даже если они состоят из участков, разно­го диаметра. Сети труб с разветвленными и параллельны­ми участками получили название сложных трубопроводов. В общем случае при расчетах трубопроводов приходит­ся иметь дело с решением трех задач.

В первой задаче задано: расположения трубопроводов, длины и диамет­ра труб требуется определить перепад давлений DР, необходимый для пропуска заданного расхода Q.

Вторая задача – обратная первой. В ней требуется определить расход Q, если известен перепад давлений DР.

В третьей ставится задача об определении диаметра D, если все остальные параметры трубопровода известны.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗОВ

высшего профессионального образования... Уральский федеральный университет имени первого... Президента России Б Н Ельцина...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Потери давления на поворотах

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

И СЫПУЧИХ СРЕД
    Учебное пособие     Научный редактор – проф., канд.техн.наук С.П.Бурмасов     Екатер

Ламинарное равномерное движение жидкости в трубах
Рассмотрим установившееся ламинарное движение жидкости в круглой трубе в условиях вполне сформиро­вавшегося потока, т. е. полагая, что начальное сечение потока находится на расстоянии от входа в тр

Турбулентные касательные напряжения
При достижении числом Рейнольдса критического значения на контактной поверхности потока с руслом непрерывно зарождаются турбулентные возмущения в виде вихрей различного размера и различной частоты.

Внезапное расширение
Простейшим случаем расшире­ния потока является резкое увеличение поперечного сече­ния, показанное на рис.4.2. Угол расширения при наличии отрыва потока имеет первостепенное значение. Наиболее типич

Диффузоры
Устройства, предназначенные для плавного расширения потока (рис.4.3) получили название диффузоров. С помощью этих устройств удается преобразовать ки­нетическую энергию потока в потенциальн

Внезапное сужение
На рис.4.6 а показана картина течения потока при внезапном сужении, рассматривая которую следует отметить, что поток при входе в трубу сужается по инерции.

Конфузоры
Целью постановки плавно сужающихся ка­налов – конфузоров, является стремление уменьшить по­тери энергии при изменении сечения канала. На рис.4.6. показаны два типа конфузоров – конический и фигурны

Простые трубопроводы
Методика расчета гидравличе­ского сопротивления базируется на установленных ранее фактах: энергия движущейся среды расходуется на ком­пенсацию потерь энергии на трение, местные сопротивле­ния и на

Определение скорости осаждения (всплывание) твердых частиц
Рассмотрим осаждение твердой тяжелой частицы в неограниченном объеме вязкой жидкости (рис. 6.2); в начальный момент скорость движения частицы u = 0. Воспользуем­ся уравнением движения в виде

Крупность руды, мм
  Рис. 7.1. Зависимость угла естественного откоса от крупности руды.     8. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЫПУСКА

Зависимость эксцентриситета эллипсоида выпуска от его высоты
Формула связывает объем эллипсоида выпуска, его высоту, радиус выпускного отверстия и эксцентриситет. На основе этой зависимости было исследовано влияние высоты эллипсоида выпус­ка на величину эксц

Влияние гранулометрического состава сыпучего материала и влажности на объем эллипсоида выпуска
Чтобы установить влияние различного гранулометрического состава сыпучего материала на параметры эллипсоидов выпуска, были проведены опыты с выпуском песка фракции 4-2; 2-1 и 1-0 мм с различной форм

Влияние формы и размеров
Чтобы установить влияние формы выпускного отверстия на фигуру выпуска, были проведены опыты по выпуску магнетитовой руды фракций 2-5 и 0,5-2,5 мм из отверстий круглой и прямоугольной форм.

Параметры эллипсоидов выпуска
На практике необходимо располагать данными зависимости объема эллипсоида выпуска, от его высоты для руды. Исследования показали, что по условиям выпуска шихтовые материалы могут быть разде

Для мелких руд
Опытные работы показали, что шихтовые материалы выпускаются сравнительно легко, если содержание в них влаги не превышает 7 %, а пылеватых и глинистых частиц - 6 %. При увеличении со­держания послед

МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗОВ И СЫПУЧИХ СРЕД
  Редактор издательства Корректор Компьютерная верстка Е.Ю.Лозовой   ИД № ____________________________________________________

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги