Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Глава 2. ОСНОВЫ ГИДРОДИНАМИКИ




В гидродинамике изучаются виды и формы движения жидкости, а также изучаются силы, которые вызывают движение жидкости.

Основные понятия и определения. Уравнения неразрывности потока

Живым сечением потока называется поверхность в пределах потока, нормальная к направлению движения жидкости.

Различаются три основных гидравлических элемента живого сечения:

а) площадь живого сечения w;

б) смоченный периметр c, представляющий собой периметр той части поперечного сечения потока, которая смочена движущейся жидкостью;

в) гидравлический радиус R.

Между этими гидравлическими элементами имеется зависимость:

(2.1)

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

(2.2)

где Q – расход жидкости, м3;

W – объём жидкости, м2;

t – время, с.

Средней скоростью потока называется такая скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы жидкости через данное живое сечение, чтобы сохранился расход, соответствующий действительному распределению скоростей в живом сечении.

Средняя скорость потока численно равна отношению расхода к площади живого сечения:

(2.3)

где – средняя скорость потока, м/с;

w– площадь живого сечения, м2.

Критерием режима жидкости является безразмерная величина – число Рейнольдса

(2.4)

где V – средняя скорость потока, м/с;

d – диаметр трубы, м;

n – коэффициент кинематической вязкости, м2/с.

При < 2320 будет иметь место ламинарный режим, а при > 2320 – турбулентный режим.

Если жидкость движется без разрывов, то при установившемся движении расход Q для всех живых сечений потока одинаков.

(2.5)

где – средняя скорость в данном сечении, м/с;

– площадь живого сечения, м2.

Из уравнения неразрывности потока (2.5) следует, что средние скорости обратно пропорциональны площадям живых сечений

(2.6)

Задачи

2.1. Определить расход воды при испытании на водоотдачу объёмным способом внутреннего пожарного крана, если за 1 минуту в мерном баке оказалось 170 л воды.

2.2. Определить расход воды при испытании на водоотдачу объёмным способом наружной водопроводной сети, если за 30 секунд в мерном баке сказалось 210 л воды.

2.3. Определить расход воды по пожарному рукаву диаметром 66 м, если средняя скорость течения составляет 2,1 м/с.

2.4. Определить расход воды через насадок пожарного ствола диаметром 16 мм, если средняя скорость на срезе насадка составляет 25 м/с.

2.5. Определить среднюю скорость движения воды в трубе пожарного водопровода диаметром 200 мм, если расход составляет 50 л/с.

Решение. Средняя скорость движения воды определяется из уравнения неразрывности потока.

2.6. Определить среднюю скорость выхода воды из насадка пожарного ствола диаметром 22 мм, если расход воды составляет 10 л/с.

2.7. Определить расход и среднюю скорость выхода воды из насадка пожарного ствола диаметром 13 мм, если скорость движения воды по рукаву диаметром 51 мм составляет 2 м/с.

2.8. Во сколько раз изменится средняя скорость движения воды, если диаметр трубы уменьшить в 2 раза.

2.9. Определить минимальный диаметр трубы для участка наружной сети пожарного водопровода, предназначенного для пропуска 20 л/с воды. Скорость движения воды не должна превышать 1,2 м/с. Какова будет действительная скорость для выбранного стандартного диаметра трубы?

Решение. Из уравнения неразрывности потока следует, что

а площадь живого сечения определяется как .

Приравнивая правые части уравнений, получим выражение для определения необходимого минимального диаметра трубы

Из приложения 7 выбираем ближайший стандартный диаметр трубы
d = 0,15 м.

Действительная скорость движения воды

2.10. Определить минимальный диаметр трубы для участка наружной сети пожарного водопровода, если расход по нему составляет 35 л/с. Скорость движения воды по участку не должна превышать 2 м/с.

2.11. Определить необходимый диаметр трубы для участка наружной сети объединённого водопровода, чтобы при подаче 28 л/с скорость движения воды по участку не превышала 0,9 м/с.

2.12. Определить время опорожнения резервуара, в котором хранилось 500 м3 воды на наружное пожаротушение, если автонасос подавал воду к месту пожара в количестве 40 л/с.

2.13. Определить на какое время при наружном пожаротушении хватит 350 м3 воды, если нормативный расход воды на пожаротушение составляет 30 л/с.

2.14. Определить необходимый запас воды в водонапорном баке на внутреннее пожаротушение в течение 10 минут, если расход воды для работы двух пожарных кранов составляет 5 л/с.

2.15. Определить необходимый запас воды в водяном баке гидропневматической установки, предназначенной для работы четырёх пожарных кранов в течение 10 минут. Расход воды через пожарный кран составляет 5 л/с.

2.16. Определить режим движения воды в пожарном рукаве диаметром 51 мм. Расход воды составляет 4 л/с. Коэффициент кинематической вязкости n = 1,306×10-6 м2/с.

Решение. Скорость движения воды по рукаву

Число Рейнольдса

Так как >2320, то режим турбулентный.

2.17. Определить при каком расходе воды по пожарному рукаву диаметром 66 мм режим движения можно считать ламинарным. Коэффициент кинематической вязкости n = 1,0×10-6 м2/с.

2.18. Определить режим движения нефти по нефтепроводу диаметром 100 м при расходе 12 л/с. Коэффициент кинематической вязкости
n = 0,42×10-4 м2/с.

2.19. По условию задачи 2.22 определить при каком расходе нефти режим движения можно считать ламинарным.


Поделиться:

Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 409; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты