Реферат: Гидравлика
Формулы (*) и (**) обычно используют при гидравлическом расчете трубопроводов.
Графоаналитические методы расчета трубопроводов
При гидравлическом расчете трубопроводов широко используют графоаналитические методы. Их применение значительно облегчает и упрощает решение некоторых сложных задач, а в отдельных случаях (например, при исследовании совместной работы нескольких центробежных насосов на один общий трубопровод) является единственно возможным приемом, позволяющим получить искомое решение.
Предположим, что в простейшем случае имеется трубопровод диаметром d и длиной L и по нему перекачивается жидкость, кинематическая вязкость ν которой известна. Потери напора в данном трубопроводе пред ставляют собой функцию только расхода жидкости, т. е. ΔH=f(Q).
Изобразим эту зависимость графически:
Для этого, произвольно задаваясь рядом значений Q вычислим соответствующие им значения потерь напора ΔН и отложим (в масштабе) по оси абсцисс значения Q, а по оси ординат – вычисленные значения ΔH. Соединив полученные точки плавной линией, получим кривую из изменения потери напора в трубопроводе в зависимости от расхода. Эту кривую называют характеристической кривой, или гидравлической характеристикой трубопровода.
В общем случае характеристическая кривая трубо провода состоит из отдельных участков разной формы – прямолинейного участка для ламинарного режима (при малых Re) и параболической кривой для турбулентного режима (в области больших Re), в свою очередь состоящей из участков разной крутизны (т. е. Парабол с различными показателями степени) в разных зонах этого режима.
Рассмотрим построение характеристик для более сложных трубопроводов. Для простоты будем считать что они лежат в одной горизонтальной плоскости.
При последовательном соединении трубопроводов; предварительно строят характеристики отдельных последовательно включенных участков.
На рис. изображены характеристики I, II, III участков соответственно 1, 2, 3. Так как при последовательном соединении потери напора суммируют, сложим кривые I, II, III по вертикали. Для этого проведем ряд прямых, параллельных оси ординат. Каждая из них пересечет эти кривые. Сложим ординаты точек пересечений этих прямых с кривыми. Получим ряд точек – а, b, с, ..., принадле-жащих новой кривой I + II + III, которая представляет собой искомую суммар-ную характеристику всего рассматриваемого трубопровода.
При параллельном соединении также прежде всего следует построить характеристики отдельных параллельно включенных участков.
Пусть кривые II, III, IV — такие характеристики участков 2, 3, 4. Как уже указывалось, при параллельном соединении общий расход определяется как сумма расходов в отдельных параллельно включенных участках. Потери напора в них одинаковы, а полные потери напора определятся как потеря напора в одном из перечисленных участков. Для построения суммарной характеристики необходимо провести ряд горизонтальных прямых, параллельных оси абсцисс, и сложить при постоянных ординатах абсциссы точек их пересечения с характеристиками отдельных участков. В результате получим ряд точек а, b, с,..., определяющих суммарную характеристику II+III+IV трубопровода при параллельном соединении.
Таким образом, для построения суммарной характеристики сложного трубопровода необходимо сложить характеристики отдельных участков (при параллельном соединении по горизонтали, при последовательном — по вертикали).
В общем случае, когда трубопровод состоит из ряда участков, соединенных между собой как последовательно, так и параллельно, суммарную характеристику всего трубопровода находят путем последовательного сложения предварительно достроенных характеристик всех отдельных участков. Сначала суммируют характеристики параллельно включенных участков 2, 3, 4 по горизонтали, а за-тем их суммарную характеристику по вертикали с характеристиками участков 1 и 5, включенных последовательно.
В тех случаях, когда отдельные участки трубопровода лежат в разных плоскостях, при построении и суммировании характеристик необходимо учитывать также разность высот Δz между начальной и конечной точками участков. Характеристики этих участков следует строить не от начала координат, а из точек, отстоящих от него по оси ординат на величину Δz. Значение Δz нужно откладывать вверх, если конечная точка участка располо–жена выше начальной точки (подъем жидкости), и вниз, если она находится ниже начальной точки (опускание жидкости). Аналогично следует поступать и в тех случаях, когда жидкость подается в емкости с повышенным или понижен–ным давлением. В первом случае высоту Δp/pg, соответствующую разности начального и конечного давлений р1 – р2 = Δр, откладывают вверх, а во втором – вниз.
По построенным гидравлическим характеристикам трубопроводов легко определяются необходимый перепад напоров ΔH по заданному расходу Q или расход по заданному перепаду напоров. Например, если для простого трубопровода построена его гидравлическая характеристика, то, отложив перепад напоров ΔH = Δz на оси ординат, по соответствующей ему точке характеристики можно определить расход Q. Аналогично определяют необходимый перепад напоров при заданном расходе.
Гидравлическую характеристику трубопровода используют также при подборе центробежного насоса.
Для определения необходимого диаметра трубопровода по заданному Q и строят, задаваясь разными значениями d, график зависимости ΔH = f (d). По заданному значению ΔH определяют соответствующий ему диаметр трубопровода d.
Программы расчетов для построения зависимости ΔH = hтр = f (Q) и ΔH = hтр = f (d) на программируемых калькуляторах типа «Электроника», БЗ-34, МК-61 и им подобных приведена в прил. 2.
Содержание
Движение воды в русле канала.1
Местные сопротивления. 2
Сложение потерь напора. 3
Графоаналитические методы расчета трубопроводов. 4
Содержание. 8