Гидравлические сопротивления и потери напора

Изучая гидравлические сопротивления, уяснить источник сопротивлений, от каких факторов они зависят, на какие два вида они подразделяются. Уметь записать основной закон вяз­кого сопротивления. Знать формулу Дарси-Вейсбаха для опре­деления потерь напора по длине.

Выяснить зависимость потерь напора по длине потока от средней скорости течения жидкости при ламинарном и турбу­лентном режимах. Уметь доказать, что потери напора по длине при ламинарном режиме течения пропорциональны первой сте­пени скорости.

Знать формулу для определения коэффициента потерь на трение по длине (коэффициента Дарси) при ламинарном режиме движения. Рассмотреть три области гидравлических сопротивлений при турбулентном режиме течения жидкости в напорном трубопроводе: область гидравлически гладких труб, переходную область и гидравлически шероховатых труб (квадратичную область). Проанализировать формулы по определению коэффициента потерь на трение X для всех областей турбулентного режима. Уметь объяснить, почему коэффициент (являющийся функцией числа Рейнольдса и относительной шероховатости) при малых значениях числа Рейнольдса зависит только от него и не зависит от шероховатости, а при больших значениях числа Рейнольдса является только функцией относительной шероховатости. Уметь определять потери напора по длине в открытых каналах. Знать формулу Шези.

Рассмотреть возникновение местных потерь напора при турбулентном установившемся движении жидкости. Записать формулу Вейсбаха для определения местных потерь. Рассмотреть вывод формулы Борда для местных потерь при внезапном расширении потока. Показать, что общие потери напора равны сумме потерь напора по длине и местных.

Вопросы для самопроверки

1. Записать основной закон вязкого сопротивления.

2. Написать формулу для определения местных потерь. Объяснить, как изменяется коэффициент местных потерь при внезапном сужении, внезапном расширении, плавном повороте и других видах местных сопротивлений.

3. Написать формулу для определения критического числа Рейнольдса для круглых труб постоянного диаметра.

4. Дать определение коэффициента сопротивления системы.

5. Привести эпюры скоростей ламинарного и турбулентного движения жидкости. Рассказать, какому закону подчинено распределение скоростей при каждом из этих движений.

6. Что такое переходная область сопротивления, гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые стенки? В чем условность этих понятий?

7. Объяснить, от чего зависит коэффициент Я при ламинарном и турбулентном движении жидкости.

8. Какие существуют формулы для определения коэффициента Шези?

Гидравлический расчет трубопроводов

Познакомиться с понятиями коротких и длинных, простых и сложных трубопроводов.

Усвоить понятия расходной и скоростной характеристик. Разобраться, что значит сифонный трубопровод, выяснить условия его нормальной работы. Уметь производить расчет высоты h подъема колена сифона.

Усвоить методику расчета гидравлически длинных трубопроводов, работающих в различных областях турбулентного режима.

Овладеть расчетом простого трубопровода, состоящего из последовательно соединенных труб разных диаметров. Освоить три основные задачи расчета простого трубопровода.

При рассмотрении расчета трубопровода с параллельным соединением труб обратить внимание на равенство потерь напора в каждом трубопроводе, а также на определение расхода по участкам общего расхода и напора.

Уяснить особенности расчета потерь напора в трубопроводе с равномерно распределенным путевым расходом, понятия удельного, транзитного и расчетного расходов.

Рассматривая разомкнутую (тупиковую) сеть, уметь выделять магистральный трубопровод и ответвления. Усвоить порядок расчета магистралей и ветвей сети. Рассмотреть порядок расчета простых и сложных разветвлений. Овладеть расчетом сложного кольцевого трубопровода.

Выяснить причины возникновения гидравлического удара, рассмотреть методику расчета и способы его предотвращения. Привести примеры использования явления в технике.

Вопросы для самопроверки

1. Какие трубопроводы принято считать напорными и безнапорными, длинными и короткими?

2. Каким образом используются при гидравлических расчетах стандартные табличные характеристики?

3. Привести формулу для определения транзитного расхода трубопровода, если он состоит из двух последовательно соединенных труб разного диаметра.

4. Как определяется напор жидкости при параллельном соединении двух труб в случае транзитного расхода?

5. Как определяются потери напора при транзитном расходе и непрерывной раздаче?

6. Обосновать экономически выгодный диаметр трубопровода.

7. Объяснить причину возникновения гидроудара в трубопроводах. Какие характеристики влияют на величину давления при гидроударе?

8. Где и почему больше величина фазы гидроудара (в бетонном или чугунном трубопроводах)?