ТЕМА 6. Одномерные потоки жидкостей и газов

Потери напора на трение по длине трубопроводов. Потери напора на местных сопротивлениях. Формулы для определения потерь напора, их анализ. Особенности определения коэффициентов гидравлического трения. Краткая классификация трубопроводов. Основное уравнение простого трубопровода. Характеристика простого трубопровода. Три задачи по расчету простого трубопровода. Последовательное и параллельное соединение труб. Гидравлический удар в трубопроводах и меры борьбы с ним. Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре истечения. Виды насадок. Особенности истечения жидкости через внешний цилиндрический насадок при постоянном напоре истечения.

[1, с. 61-92], [2, с. 57-79], [7, с. 160-166, 174-176, 183-220, 256-263], [9, с. 93-119]

Потери напора на трение при равномерном напорном движении жидкости в трубах определяются по формуле Дарси – Вейсбаха. В ней коэффициент гидравлического трения учитывает влияние на потери тех факторов, которые не учтены данной формулой.

Уяснить различие между равномерной, неравномерной и относительной шероховатостями трубопроводов. Знать характерные области на графике Никурадзе. Уметь объяснить, почему одна и та же труба может быть и гидравлически гладкой, и гидравлически шероховатой. Уметь определить для каждой области гидравлический коэффициент трении по известным формулам Пуазейля, Блазиуса, Альтшуля, Шифринсона, по графикам Никурадзе, Мурина.

Знать формулу Вейсбаха для определения потерь напора на местных сопротивлениях. Ознакомиться по рекомендуемой литературе с типичными местными сопротивлениями, а также с особенностями определения коэффициентов местных сопротивлений.

Иметь представление о классификации трубопроводов.

Простым трубопроводом называется напорный трубопровод постоянного внутреннего диаметра, выполненный из одного и того же материала без разветвлений. Все остальные трубопроводы считаются сложными. Знать основное уравнение простого трубопровода. Знать особенности решения трех задач по расчету простого трубопровода. Иметь ясное представление о том, что под характеристикой трубопровода понимается график зависимости потребного напора от объемного расхода жидкости в трубопроводе. Уяснить особенности расчета труб при их последовательном и параллельном соединении.

Понять причины возникновения гидравлического удара в трубопроводах. Знать формулу Н. Е. Жуковского для определения величины ударного повышения давления при мгновенном закрытии затвора. Проанализировать формулу Н. Е. Жуковского для вычисления скорости распространения ударной волны, зависящей от упругих свойств жидкости и трубопровода. Ознакомиться с методами борьбы с гидроударом.

Рассмотреть особенности истечения жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре истечения. Уяснить понятия «малое отверстия», «тонкая стенка», «напор истечения», «совершенное и несовершенное сжатие струи». Уметь вывести формулы для определения средней скорости и объемного расхода жидкости при ее истечении через малое отверстие в тонкой стенке. Понять физический смысл коэффициентов скорости и расхода, знать причины сжатия струи.

Уяснить понятие насадки, знать конструктивные виды применяемых насадков, рассмотреть процесс истечения жидкости через внешний цилиндрический насадок. Уметь объяснить, почему объемный расход жидкости через внешний цилиндрический насадок в докритическом режиме выше по сравнению с истечением через малое отверстие в тонкой стенке.

Вопросы для самопроверки

1.Чем обусловлено наличие потерь напора на трение по длине трубопроводов? 2. Может ли одна и та же труба быть как гидравлически гладкой, так и гидравлически шероховатой и почему? 3. Области гидравлического трения на графике Никурадзе. Каковы их особенности? 4. Дайте определение местного сопротивления. Что ответственно за необратимые потери части полной механической энергии потока при их прохождении? 5. По какой причине потери напора на трение и на местных сопротивлениях определяются в долях удельной кинетической энергии потока жидкости? 6. Что понимают под простым трубопроводом? 7. В чем различия между решениями второй и третьей задач по расчету простого трубопровода? 8. Дайте определение характеристики простого трубопровода. Что ответственно за ее кривизну? 9. Чем обусловлено различие в расчетах труб при их последовательном и параллельном соединении? 10. Чем отличается полный гидравлический удар от неполного гидравлического удара и почему? 11. Каковы меры борьбы с гидроударом? 12. По какой причине происходит сжатие струи при истечении жидкости через малое отверстие в тонкой стенке? 13. Почему коэффициенты скорости и расхода по своей величине всегда меньше единице? 14. Чем обусловлен достигаемый положительный эффект при использовании внешнего цилиндрического насадка?