Boru kəmərlərində hidravlik müqavimət
Hidravlik müqavimətin hesablanması hidrodinamikanın ən vacib məsələlərindən biridir, təzyiq itkisini, onların kompensasiyası üçün enerji sərfini və itələyici sürücünün seçilməsini müəyyən etmək lazımdır.
Boru kəmərlərində təzyiq itkiləri müqavimətlə bağlıdır sürtünmə və yerli müqavimətlər. Həqiqi mayelər üçün Bernoulli tənliyinə daxil olurlar.
a) Sürtünmə müqaviməti real mayenin hərəkəti zamanı mövcuddur bütün uzunluğu boyunca boru kəməri və maye axınının rejimindən asılıdır.
b) yerli müqavimət hər hansı bir dəyişikliklə baş verir. böyüklük və istiqamətdə axın sürəti(borunun giriş və çıxışı, əyilmələr, dirsəklər, tee, fitinqlər, genişləndirmələr, daralmalar).
Sürtünmə başının itməsi
1) laminar axın.
Laminar axın altında nəzəri olaraq Puazeyl tənliyindən istifadə etməklə hesablamaq olar:
;
Horizontal boru kəməri üçün Bernoulli tənliyinə görə sabit kəsişmə sürtünməyə görə itən təzyiq:
;
;
;
Dəyəri Puiseuille tənliyinə əvəz edərək və əvəz edərək, əldə edirik:
;
;
;
Beləliklə, düz bir xəttdə laminar hərəkətlə dəyirmi boru:
;
Dəyər hidravlik sürtünmə əmsalı adlanır.
Darsi-Veysbax tənliyi:
;
Bu tənliyi başqa yolla - oxşarlıq nəzəriyyəsinin köməyi ilə əldə etmək olar.
Məlumdur ki
;
Tapılan laminar axın üçün: .
;
;
Darsi-Veysbax tənliyi:
;
Təzyiq itkisini təyin edək: .
Darsi-Veysbax tənliyi:
Laminar rejim üçün dəyəri əvəz edərək, əldə edirik:
;
Beləliklə, laminar rejim üçün:
Hagen-Puazeyl tənliyi:
;
Bu tənlik kiçik diametrli borularda, həmçinin kapilyarlarda və məsamələrdə maye axınının öyrənilməsi üçün etibarlıdır və xüsusilə vacibdir.
Beləliklə, sabit laminar hərəkət üçün:
Dairəvi olmayan bölmə üçün: 
, burada bölmənin formasından asılıdır:
;
İfadə sürükləmə əmsalı adlanır.
Beləliklə:
;
;
2) Turbulent rejim.
Turbulent rejim üçün Darsi-Veysbax tənliyi də etibarlıdır:
;
Lakin bu halda turbulent axın strukturunun mürəkkəbliyinə görə sürtünmə əmsalı nəzəri cəhətdən müəyyən edilə bilməz. Təyin etmək üçün hesablama tənlikləri oxşarlıq nəzəriyyəsi üsulları ilə eksperimental məlumatların ümumiləşdirilməsi yolu ilə əldə edilir.
a) Hamar borular.
;
;
;
Buna görə də turbulent axın üçün hamar borular:
Blasius düsturu:
b) Kobud borular.
Kobud borular üçün sürtünmə əmsalı yalnız divarların kobudluğundan deyil, həm də ondan asılıdır.
Kobud boruların xarakterik xüsusiyyəti nisbi kobudluq: boru divarlarında çıxıntıların (törpülərin) orta hündürlüyünün (mütləq pürüzlülüyün) borunun ekvivalent diametrinə nisbəti:
Misal mütləq kobudluğun təxmini dəyərləri:
Yeni polad borular 
;
· Yüngül korroziyaya malik polad borular;
· Şüşə borular;
· Beton borular;
Kobudluğun qiymətə təsiri mütləq pürüzlülük və laminar alt təbəqənin qalınlığı arasındakı nisbətlə müəyyən edilir.
1. At , maye çıxıntıların ətrafında rəvan axdıqda, pürüzlülüyün təsirini nəzərə almamaq olar və borular hidravlik hamar(şərti) - hamar sürtünmə zonası.
2. Qiymət artdıqca qiymət azalır, kobudluq çıxıntılarının yaxınlığında burulğan əmələ gəlməsi nəticəsində sürtünmə itkiləri artır - qarışıq sürtünmə zonası.
3. Nə vaxt böyük dəyərlər, asılı olmağı dayandırır və yalnız divarların pürüzlülüyü ilə müəyyən edilir, yəni. avtomodel rejimi - özünə bənzər zona.
Qeyd etmək lazımdır ki, boru bir axın sürətində kobud, digərində isə hidravlik cəhətdən hamar ola bilər.
Bu boru üçün təxminən:
;
Turbulent hərəkətdə olan kobud borular üçün aşağıdakı tənlik tətbiq olunur:
;
Hamar sürtünmə bölgəsi üçün- və ya Blasius tənliyinə görə və ya tənliyə görə:
;
;
1.8-ə bölmək, Filonenko düsturunu əldə edə bilərsiniz.
Filonenkonun düsturu:
;
Özünə oxşar sahə üçün:
;
Praktiki olaraq hesablama nomoqramlara əsasən aparılır. Sürtünmə əmsalının kriteriyadan və kobudluq dərəcəsindən asılılığı - Şəkil 1.5, Pavlov, Romankov.
Qeyri-izotermik axın üçün boru bölməsi üzərində mayenin özlülüyü dəyişir, sürət profili dəyişir və .
(Pavlov, Romankov) müəyyən etmək üçün tənliklərə xüsusi düzəliş amilləri daxil edilir (öz-özünə oxşar bölgə istisna olmaqla)
Yerli müqavimətlərə təzyiq itkisi
Müxtəlif yerli müqavimətlərdə sürətin ölçülməsi baş verir:
a) ölçüdə =>
b) => istiqamətində
c) ölçü və istiqamətdə =>
Sürtünmə ilə bağlı itkilərlə yanaşı əlavə təzyiq itkiləri də baş verir (ətalət qüvvələrinin təsiri nəticəsində burulğanların əmələ gəlməsi (istiqaməti dəyişdirərkən), tərs maye axınları nəticəsində burulğanların əmələ gəlməsi və s. (qəfil genişlənmə ilə)).
Yerli müqavimətlərə görə təzyiq itkisi sürət təzyiqi ilə ifadə edilir. Verilmiş bir yerli müqavimətdə baş itkisinin içindəki sürət başlığına nisbəti yerli müqavimət əmsalı adlanır:
Hamı üçün yerli müqavimət boru kəməri:
(ən azı 5d uzunluğunda düz hissələr varsa ümumiləşdirilir)
Əmsallar cədvəllərdə verilmişdir, məsələn:
· boruya giriş;
Borudan çıxın
· klapan => ;
kran, =>
klapan =>
klapan =>
Tam təzyiq itkisi
Dəyər maye sütunu və metrlə ifadə edilir asılı deyil mayenin növü və təzyiq itkisinin böyüklüyü asılıdır mayenin sıxlığına görə.
Hidravlik hesablamalar qurğular, prinsipcə, boru kəmərlərinin hesablamalarından fərqlənmir.
Boru kəmərinin diametrinin hesablanması
Boru kəmərlərinin dəyəri kapital qoyuluşlarının və böyük əməliyyat xərclərinin əhəmiyyətli hissəsini təşkil edir. Bununla bağlı böyük əhəmiyyət kəsb edir Bu var düzgün seçim boru kəmərinin diametri.
Diametr dəyəri mayenin sürəti ilə müəyyən edilir. Yüksək sürət seçilərsə, boru kəmərinin diametri azaldılır, bu təmin edir:
metal istehlakının azaldılması;
İstehsal, quraşdırma və təmir xərclərinin azaldılması.
Bununla belə, eyni zamanda, mayenin hərəkəti üçün tələb olunan təzyiq itkisi artır. Tələb edir yüksək xərclər mayenin hərəkəti üçün.
Optimal diametr minimumunu təmin etməlidir əməliyyat xərcləri. (enerji, amortizasiya və təmir xərclərinin cəmi).
İllik əməliyyat xərcləri => M (rubl/il)=A+E;
A - amortizasiya xərcləri (dəyər / il) və təmir;
E enerjinin dəyəridir.
Texniki və iqtisadi mülahizələrə əsasən, aşağıdakı sürət hədləri tövsiyə olunur:
damcı mayeləri:
Cazibə qüvvəsi = 0,2 - 1 m/s
Nasos zamanı = 2 - 3 m/s
qazlar:
Təbii çəkmə ilə = 2 - 4 m/s
Aşağı təzyiqdə (fan) = 4 – 15 m/s
Yüksək təzyiqdə (kompressor) = 15 - 25 m/s
Cütlüklər:
Doymuş su buxarı = 20 - 30 m/s
Çox qızdırılan su buxarı = 30 - 50 m/s.
Tipik olaraq, təzyiq itkiləri boşalma təzyiqinin 5-15% -dən çox olmamalıdır.
Boru kəmərinin optimal diametri GOST-a uyğun olmalıdır. Konsepsiyanı GOST müəyyən edir şərti diametriDy. Bu, boru kəmərinin nominal daxili diametridir. Bu diametrə görə birləşdirici hissələr də seçilir - flanşlar, tee, fişlər və s., eləcə də fitinqlər: kranlar, klapanlar, qapı klapanları və s.
Hər bir şərti diametri müəyyən uyğun gəlir xarici diametri, divar qalınlığı isə fərqli ola bilər. Məsələn (mm) (bu cədvəldən sapmalar ola bilər).
Boru materialı
Müraciət edin müxtəlif materiallar, bu müxtəlif mühit temperaturları və aqressivliklə bağlıdır.
Ən çox istifadə olunur polad borular:
Çuqun borular 300 0 С-ə qədər
Digərləri də istifadə olunur metal borular=> mis, alüminium, qurğuşun, titan və s. Və qeyri-metal => polietilen, floroplastik, keramika, asbest-sement, şüşə və s.
Boru kəmərlərinin birləşdirilməsi yolları
a) Bir parça - qaynaqlanmış
b) Sökülə bilən
Flanşlı
Yivli
Soket (çuqun, beton və keramik borular)
Boru fitinqləri
1. buxar tələləri.
Buxar və qaz rabitələrində, soyutma səbəbindən həmişə buxar şəklində qazın tərkibində olan suyun, qatranın və ya digər mayenin kondensasiyası baş verə bilər. Kondensatın yığılması çox təhlükəlidir, çünki borulardan yüksək sürətlə hərəkət edir ( 
), böyük ətalətli maye fiş ən güclü səbəb olacaq hidravlik şoklar. Onlar boru kəmərlərini boşaldır və onların məhvinə səbəb ola bilər.
Buna görə qaz boru kəmərləri bir az yamacla quraşdırılır və ən aşağı nöqtədə bir kondensat borusu yerləşdirilir.
hidravlik qapaq. Vakuum xətləri üçün =>
barometrik boru vasitəsilə.
Yüksək təzyiqlərdə buxar tutucularının xüsusi dizaynları istifadə olunur (aşağıda müzakirə olunur).
2. Vanalar.
1 - bədən;
3 - klapan;
4 - mil;
5 - içlik qutusu.
Vana oturacağa bərkidilir və mühitin hərəkətini sıx şəkildə bloklayır.
Milin yivli hissəsi var və volanla birləşdirilir. Sıxlıq bir yağ möhürü ilə təmin edilir.
Valflar bağlama və nəzarət klapanlarıdır, yəni. hamar axını idarə etməyə imkan verir.
3. Kranlar.
Torpaqlı konusvari və ya sferik fiş ilə bədəndə fırlanır deşik vasitəsilə. Kranlar əsasən kimi istifadə olunur dayandırıcı klapanlar. Axına nəzarət etmək çətindir.
4. Qapı klapanları.
Şibernaya
Təyyarə-paralel və pazlı qapı klapanları var. Qapı, boru kəmərinin oxuna perpendikulyar olan bir mil vasitəsilə hərəkət edir və onun üst-üstə düşməsi baş verir.
Bu klapan bağlanma və nəzarətdir. Avtomatlaşdırma məqsədləri üçün sürücü pnevmatik, elektrik, hidravlik və s.
5. Həmçinin var təhlükəsizlik və qoruyucu fitinqlər(təhlükəsizlik və yoxlama klapanları), nəzarət armaturu(səviyyə ölçənlər, sınaq kranları və s.)
Bütün fitinqlər indeksləşdirilmişdir:
məsələn: 15 cz 2br.
15=>klapan; kch => çevik çuqun (korpus materialı); 2=> kataloqa uyğun model nömrəsi; br => bürüncdən sızdırmazlıq səthi.
Armaturlar boru kəmərindəki təzyiqdən asılı olaraq seçilir.
Fərqləndirin:
1) Əməliyyat təzyiqi - klapanın uzun müddət işlədiyi ən yüksək təzyiq saat əməliyyat temperaturu mühitlər.
2) Nominal təzyiq- 20 0 С-də mühitin yaratdığı ən yüksək təzyiq (məs.).
Bir sıra şərti təzyiqlər var, onlara uyğun olaraq fitinqlər hazırlanır:
P y \u003d 1;2.5;4;6;10;16;25;40;64;100;160;200;250;320;400 ... atm.
P y seçimi polad dərəcəsi, ən yüksək orta temperatur və iş təzyiqindən asılı olaraq cədvəllərə uyğun olaraq həyata keçirilir.
Misal: Polad X12H10T
t mühit \u003d 400 0 С P kölə \u003d 20 atm: P y \u003d 25 atm
P qul \u003d 80 atm: P y \u003d 100 atm
t ətraf mühit \u003d 660 0 С P kölə \u003d 20 atm: P y \u003d 64 atm
P qul \u003d 80 atm: P y \u003d 250 atm
Yerli hidravlik müqavimətlər boru kəmərlərinin (kanalların) kəsişmənin ölçüsünün və ya formasının dəyişməsi və ya hərəkət istiqamətində maye axınının deformasiyaya uğradığı hissələridir.Ən sadə yerli müqavimətlər təxminən hamar və ani ola bilən genişlənmələrə, büzülmələrə və hamar və qəfil ola bilən dönüşlərə bölünə bilər.
Lakin əksər yerli müqavimətlər bu halların birləşməsidir, çünki axının çevrilməsi onun kəsişməsində dəyişikliyə, axının genişlənməsi (daralması) isə mayenin düzxətli hərəkətindən kənara çıxmasına səbəb ola bilər (bax Şəkil 3.21, b). Bundan əlavə, müxtəlif hidravlik fitinqlər (kranlar, klapanlar, klapanlar və s.) Demək olar ki, həmişə ən sadə yerli müqavimətlərin birləşməsidir. Yerli müqavimətlərə həmçinin maye axınlarının ayrılması və ya birləşməsi ilə boru kəmərlərinin hissələri daxildir.
Nəzərə almaq lazımdır ki, yerli hidravlik müqavimətlər turbulent maye axınları olan hidravlik sistemlərin işinə əhəmiyyətli təsir göstərir. Laminar axınları olan hidravlik sistemlərdə əksər hallarda bu baş itkiləri borularda sürtünmə itkiləri ilə müqayisədə kiçik olur. Bu bölmədə turbulent axın rejimində yerli hidravlik müqavimətlər nəzərə alınacaqdır.
Yerli hidravlik müqavimətdə baş itkisi deyilir yerli itkilər.
Yerli müqavimətlərin müxtəlifliyinə baxmayaraq, onların əksəriyyətində təzyiq itkiləri aşağıdakı səbəblərdən qaynaqlanır:
Axşam xətlərinin əyriliyi;
Yaşayış hissələrinin azalması və ya artması səbəbindən sürətin böyüklüyünün dəyişməsi;
Tranzit reaktivlərin səthdən ayrılması, burulğan əmələ gəlməsi.
Yerli müqavimətlərin müxtəlifliyinə baxmayaraq, onların əksəriyyətində hərəkət sürətinin dəyişməsi maye axınının enerjisini fırlanması üçün istifadə edən burulğanların yaranmasına səbəb olur (bax Şəkil 3.21, b). Beləliklə, əsas səbəb hidravlik itkilərəksər yerli müqavimətlərdə baş burulğan əmələ gəlməsidir. Təcrübə göstərir ki, bu itkilər mayenin sürətinin kvadratına mütənasibdir və onları təyin etmək üçün Veysbax düsturundan istifadə olunur.
Weisbach düsturundan istifadə edərək baş itkisini hesablayarkən ən böyük çətinlik yerli müqavimətin ölçüsüz əmsalının tərifidir. Yerli hidravlik müqavimətlərdə baş verən proseslərin mürəkkəbliyinə görə nəzəri cəhətdən yalnız burada tapmaq mümkündür. fərdi hallar, buna görə də bu əmsalın qiymətlərinin çoxu nəticəsində əldə edilir eksperimental tədqiqatlar. Turbulent axın rejimində ən çox yayılmış yerli müqavimətlər üçün əmsalın təyin edilməsi üsullarını nəzərdən keçirək.
Axının qəfil genişlənməsi üçün (bax Şəkil 3.21, b)əmsalı üçün nəzəri olaraq əldə edilmiş Borda düsturu var ki, bu da genişlənmədən əvvəl sahələrin nisbəti ilə unikal şəkildə müəyyən edilir. (S1) və ondan sonra (S2):
Qeyd etmək lazımdır xüsusi hal maye borudan tanka axdıqda, yəni borudakı axının kəsişmə sahəsi olduqda S1 tankdakından çox azdır S2. Sonra (3.35) düsturundan belə çıxır ki, borunun tanka çıxması üçün = 1. Qəfil daralma zamanı təzyiq itkisi əmsalını qiymətləndirmək üçün I.E.-nin təklif etdiyi empirik düstur. Genişlənmədən əvvəl sahə nisbətini də nəzərə alan İdelchik (S1) və ondan sonra (S2):
. (3.36)
Axının qəfil daralması üçün, həmçinin mayenin boru vasitəsilə çəndən axdığı, yəni borudakı axının kəsişmə sahəsinin olduğu xüsusi bir vəziyyəti də qeyd etmək lazımdır. S2 S 1 tankından xeyli azdır . Sonra (3.36)-dan belə çıxır ki, borunun çənə girişi üçün = 0,5.
AT hidravlik sistemlər tez-tez axının hamar genişlənməsi var (Şəkil 3.21, in) və axının hamar daralması (Şəkil 3.21, G). Hidravlikada genişlənən kanala adətən diffuzor, daralan kanal isə çaşdırıcı adlanır. Bu vəziyyətdə çaşdırıcı ilə edilirsə hamar keçidlər bölmələrdə 1 "-1 "və 2 "-2 ", sonra bir nozzle adlanır. Bu yerli hidravlik müqavimətlər (xüsusilə kiçik açılarda α) kifayət qədər böyük uzunluğa malik ola bilər. l. Buna görə də, bu yerli müqavimətlər axının həndəsəsinin dəyişməsi nəticəsində yaranan burulğan əmələ gəlməsi ilə əlaqədar itkilərdən əlavə, uzunluq boyunca sürtünmə nəticəsində yaranan təzyiq itkisini nəzərə alır.
Hamar genişlənmə və hamar daralma üçün əmsalların dəyərləri (3.35) və (3.36) düsturlarına düzəliş əmsallarını daxil etməklə tapılır: və .
Korreksiya faktorları kp və kcədədi dəyərlərə malikdir birdən azdır, α bucaqlarından, eləcə də bölmələrdə keçidlərin hamarlığından və 1 "-1 " və 2 "-2 ". Onların mənaları istinad kitablarında verilmişdir.
Axınların tərsinə çevrilməsi də çox yayılmış yerli müqavimətlərdir. Onlar borunun qəfil dönüşü ilə ola bilər (Şəkil 3.21, d) və ya hamar dönmə ilə (Şəkil 3.21, e).
Borunun (və ya dirsək) qəfil dönüşü əhəmiyyətli burulğan meydana gəlməsinə səbəb olur və buna görə də əhəmiyyətli baş itkilərinə səbəb olur. Dizin müqavimət əmsalı ilk növbədə fırlanma bucağı ilə müəyyən edilir δ və kitabçadan seçilə bilər.
Borunun (və ya filialın) hamar bir dönüşü burulğanların meydana gəlməsini və nəticədə təzyiq itkilərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Müəyyən bir müqavimət üçün əmsalı yalnız dönmə bucağından δ deyil, həm də nisbi dönüş radiusundan asılıdır. R/d.Əmsalı müəyyən etmək üçün müxtəlif empirik asılılıqlar mövcuddur, məsələn, , (3.37) və ya istinad ədəbiyyatındadır.
Hidravlik sistemlərdə rast gəlinən digər yerli müqavimətlərin itki faktorları da kitabçadan müəyyən edilə bilər.
Nəzərə almaq lazımdır ki, bir boruda quraşdırılmış iki və ya daha çox hidravlik müqavimət, aralarındakı məsafədən az olduqda, qarşılıqlı təsir göstərə bilər. 40d(d- boru diametri).
Yerli hidravlik müqavimətin təyini
Yerli müqavimətlərdə baş itkisi Weisbach düsturu ilə müəyyən edilir: , (39)
· harada x - ölçüsüz əmsal, yerli müqavimətin növü və dizaynından, daxili səthin vəziyyətindən və asılıdır Re.
· J - yerli müqavimətin quraşdırıldığı boru kəmərində mayenin hərəkət sürəti.
Əgər bölmələr arasında 1-1 və 2-2 axın, çoxlu yerli müqavimətlər var və aralarındakı məsafə onların qarşılıqlı təsirinin uzunluğundan daha böyükdür (»6). d ), sonra yerli itkilər təzyiqlər ümumiləşdirilir. Əksər hallarda problemlərin həlli zamanı bu ehtimal edilir.
.
· Bizim vəzifəmizdə yerli təzyiq itkiləri bərabərdir:
å h m= h xarici dar . + h in + 2h pov . + h həyata = (x daxili dar . + x in + 2x pov . + x çıxdı )× Q 2 /(w 2 × 2g);
å h m= å x× Q 2 /(w 2 × 2g); harada å x \u003d x əlavə. . + x in + 2x pov . + x çıxdı
· Bizim vəzifəmizdəümumi baş itkisi bərabərdir:
h 1-2 =(l×l/d+åx) × Q 2 /(w 2 × 2g.
· Yerli müqavimətdə inkişaf etmiş turbulent hərəkətlə ( Re > 10 4) turbulent öz-özünə oxşarlıq var - baş itkisi ikinci gücə olan sürətə mütənasibdir və sürükləmə əmsalı ədəddən asılı deyil. re( yerli müqavimətlər üçün kvadrat zona). Harada x sq = sabit və istinad məlumatları ilə müəyyən edilir (Əlavə 6).
· Əksər praktiki məsələlərdə turbulent özünəbənzərlik baş verir və yerli müqavimət əmsalı sabit qiymətdir.
laminar rejimdə x = x kv × j, harada j- nömrə funksiyası Re (Əlavə 7).
Boru kəmərinin qəfil genişlənməsi ilə qəfil genişlənmə əmsalı aşağıdakı kimi müəyyən edilir:
x ext. ext = (1-w 1 /w 2 ) 2 =(1-d 1 2 /d 2 2) 2 (40)
· Nə vaxt w 2 >>w 1 , mayenin boru kəmərindən tanka çıxmasına uyğundur, . x həyata.=1.
Boru kəmərinin qəfil daralması zamanı qəfil daralma əmsalı
x ext. dar bərabərdir:
, (41)
harada w 1 geniş (giriş) bölmənin sahəsidir və w 2 - dar (çıxış) bölmənin sahəsi.
· Nə vaxt w 1 >>w 2 , mayenin çəndən boru kəmərinə daxil olmasına uyğundur, x giriş=0,5 (kəskin qabaq kənarı ilə).
klapan müqavimət əmsalı x in klapanın açılma dərəcəsindən asılıdır (Əlavə 6).
.
Problemimizdə enerjinin saxlanması qanunu oxşayır:
Bu, dəyəri təyin etmək üçün hesablama tənliyidir R - piston çubuğundakı qüvvələr.
4. (42) tənliyinə daxil olan kəmiyyətləri hesablayın. İlkin məlumatları SI sistemində əvəz edirik.
bölmə sahəsi 1-1 w 1 = p×d 1 2 /4 \u003d 3,14 × 0,065 2 /4 \u003d 3,32 × 10 -3 m 2.
boru kəmərinin bölmə sahəsi w = p×d 2 /4 \u003d 3,14 × 0,03 2 /4 \u003d 0,71 × 10 -3 m 2.
yerli müqavimətlərin əmsallarının cəmi
å x \u003d x əlavə. . + x in + 2x pov . + x həyata = 0,39+5,5 + 2×1,32+1=9,53.
ani daralma faktoru
90° kəskin dönüş nisbəti x pov.= 1,32 (Əlavə 6);
borunun çıxışında müqavimət əmsalı x həyata.= 1 (formula 40);
sürtünmə əmsalı l
Reynolds sayından bəri Re >Re cr (2.65×10 5 >2300), sürtünmə əmsalı (38) düsturu ilə hesablanmışdır.
Şərtə görə kinematik özlülük əmsalı sentistoklarla (cSt) verilir. 1cSt \u003d 10 -6 m 2 / s.
1-1 bölməsində Koriolis əmsalı a 1
Bölmədə hərəkət rejimindən bəri 1-1 turbulent, onda a 1 =1.
Gövdə üzərində güc
4.6.2. Maye axınının təyini
Diqqət!
Bütün lazımi izahatlar və nəzəri əsas 1-ci məsələnin həlli zamanı Bernulli tənliyinin tətbiqləri ətraflı şəkildə edilmiş, bu məsələ üçün enerjinin saxlanma qanunu ətraflı izahat verilmədən çıxarılmışdır.
1. İki bölmə seçin 1-1 və 2-2 , eləcə də müqayisə müstəvisi 0-0 və yazın ümumi görünüş Bernoulli tənliyi:
.
Budur səh 1 və səh 2 kəsiklərin ağırlıq mərkəzlərində mütləq təzyiqlərdir; J1 və J2 bölmələr üzrə orta sürətlərdir; z1 və z2 - istinad müstəvisinə nisbətən kəsiklərin ağırlıq mərkəzlərinin hündürlükləri 0-0; h 1-2 – birinci hissədən ikinci hissəyə mayenin hərəkəti zamanı təzyiqin itirilməsi.
2. Bu məsələdə Bernulli tənliyinin şərtlərini təyin edin.
Bölmələrin ağırlıq mərkəzlərinin hündürlükləri: z 1 = H ; z2 =0.
Bölmələrdə orta sürətlər: J2 = Q/w 2 =4× Q/p/d 2 ;
J1 = Q/w 1 . kimi w 1 >>/w2 , sonra J1 <<J2 və qəbul edilə bilər J1 =0.
· Koriolis əmsalları a 1 və a 2 mayenin hərəkət rejimindən asılıdır. Laminar rejimdə a=2, turbulent rejimdə isə a=1.
Birinci hissədə mütləq təzyiq p 1 \u003d p m + p at, p m - birinci bölmədə artıq (ölçü) təzyiq məlumdur.
2-2-ci bölmədə mütləq təzyiq atmosferə bərabərdir astadan əl çalma , mayenin atmosferə axması kimi.
Baş itkisi h 1-2 axının uzunluğu boyunca sürtünmə nəticəsində yaranan təzyiq itkilərinin cəmidir h dl və yerli hidravlik müqavimətə görə itkilər å h m .
h 1-2 = h dl +å h m.
Uzunluq boyunca itkilər bərabərdir
.
Yerli təzyiq itkiləri bərabərdir
å h m=å x× J 2 /( 2g) = å x× Q 2 /(w 2 × 2g); harada e x şərtlə verilir
Ümumi baş itkisi bərabərdir
h 1-2 =(l×l/d+åx) × Q 2 /(w 2 × 2g);
3. Beləliklə, yuxarıda müəyyən edilmiş kəmiyyətləri Bernulli tənliyinə əvəz edirik .
Problemimizdə enerjinin saxlanması qanunu aşağıdakı formaya malikdir:
Atmosfer təzyiqi ilə şərtləri ləğv edirik, sıfırları çıxarırıq və oxşar şərtləri veririk. Nəticədə alırıq:
. (43)
Bu, mayenin axın sürətini təyin etmək üçün hesablama tənliyidir. Müəyyən bir problem üçün enerjinin saxlanması qanununu təmsil edir. Axın birbaşa tənliyin sağ tərəfinə, eləcə də sürtünmə əmsalına daxil olur l nömrə vasitəsilə Re (Re = 4Q/(p×d×n) !
Axın sürətini bilmədən, mayenin hərəkət rejimini müəyyən etmək və bir formul seçmək mümkün deyil l. Bundan əlavə, turbulent rejimdə sürtünmə əmsalı mürəkkəb şəkildə axın sürətindən asılıdır (bax düstur (38)). Əgər (38) ifadəsi (43) düsturu ilə əvəz edilirsə, onda yaranan tənlik cəbri üsullarla həll edilə bilməz, yəni transsendentaldır. Bu cür tənliklər kompüterdən istifadə etməklə qrafik və ya ədədi yolla həll edilir (ən çox təkrarlama ilə).
Hidravlik müqavimət və ya hidravlik itkilər mayenin su daşıyan kanallar vasitəsilə hərəkəti zamanı ümumi itkilərdir. Onları şərti olaraq iki kateqoriyaya bölmək olar:
Sürtünmə itkiləri - maye borularda, kanallarda və ya nasosun axın yolunda hərəkət edərkən baş verir.
Burulğan əmələ gəlməsi ilə əlaqədar itkilər - müxtəlif elementlərin ətrafında bir maye axdıqda baş verir. Məsələn, borunun qəfil genişlənməsi, borunun qəfil daralması, dönmə, klapan və s.Belə itkilər adətən yerli hidravlik müqavimətlər adlanır.
Hidravlik müqavimət əmsalı
Hidravlik itkilər ya orta sütunun xətti vahidlərində baş itkiləri Δh və ya təzyiq vahidlərində ΔP ilə ifadə edilir:
burada ρ mühitin sıxlığı, g sərbəst düşmə sürətidir.
Sənaye praktikasında, axınlarda mayenin hərəkəti, axının uzunluğu boyunca borunun hidravlik müqavimətini, eləcə də müxtəlif yerli müqavimətləri aradan qaldırmaq ehtiyacı ilə əlaqələndirilir:
fırlanır
Apertura
klapan
klapanlar
Kranlar
Müxtəlif filiallar və s
Yerli müqavimətləri aradan qaldırmaq üçün axın enerjisinin müəyyən bir hissəsi sərf olunur ki, bu da tez-tez yerli müqavimətlərə təzyiq itkisi adlanır. Tipik olaraq, bu itkilər yerli müqavimətdən əvvəl və ya sonra boru kəmərində mayenin orta sürətinə uyğun gələn sürət başlığının fraksiyaları kimi ifadə edilir.
Analitik olaraq, yerli hidravlik müqavimətə görə baş itkisi kimi ifadə edilir
h r = ξ υ 2 / (2q)
burada ξ yerli müqavimət əmsalıdır (adətən empirik olaraq müəyyən edilir).
Müxtəlif yerli müqavimətlərin əmsallarının dəyərinə dair məlumatlar müvafiq istinad kitablarında, dərsliklərdə və hidravlika üzrə müxtəlif dərsliklərdə hidravlik müqavimət əmsalının fərdi dəyərləri, cədvəllər, empirik düsturlar, diaqramlar və s. şəklində verilmişdir.
Müxtəlif yerli müqavimətlərə görə enerji itkilərinin (nasos təzyiqinin itirilməsi) tədqiqi yüz ildən artıqdır ki, aparılır. Müxtəlif vaxtlarda Rusiyada və xaricdə aparılan eksperimental tədqiqatlar nəticəsində konkret tapşırıqlar üçün müxtəlif yerli müqavimətlərə aid çoxlu məlumat əldə edilmişdir. Nəzəri tədqiqatlara gəldikdə isə, indiyə qədər yalnız bəzi yerli müqavimətlər onlara uyğundur.
Bu məqalə praktikada tez-tez rast gəlinən bəzi tipik yerli müqavimətlərə baxacaq.
Yerli hidravlik müqavimət
Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, bir çox hallarda təzyiq itkiləri empirik olaraq müəyyən edilir. Bu halda, hər hansı bir yerli müqavimət reaktivin qəfil genişlənməsi zamanı müqavimətə bənzəyir. Bunun üçün kifayət qədər əsaslar var, nəzərə alsaq ki, axının hər hansı bir yerli müqaviməti aşdığı anda davranışı kəsişmənin genişlənməsi və ya daralması ilə bağlıdır.
Borunun qəfil daralması nəticəsində hidravlik itkilər
Borunun qəfil daralması vəziyyətində müqavimət, daralma yerində bir burulğan sahəsinin meydana gəlməsi və kiçik bir borunun kəsişməsindən daha kiçik ölçülərə axının azalması ilə müşayiət olunur. Daralma hissəsini keçdikdən sonra reaktiv boru kəmərinin daxili hissəsinin ölçülərinə qədər genişlənir. Borunun qəfil daralması zamanı yerli müqavimət əmsalının dəyəri formula ilə müəyyən edilə bilər.
ξ int. daha dar \u003d 0,5 (1- (F 2 / F 1))
ξ əmsalının dəyəri ext. nisbətin dəyərinə görə (F 2 /F 1)) müvafiq hidravlika təlimatında tapa bilərsiniz.
Boru kəmərinin istiqamətini müəyyən bir açı ilə dəyişdirərkən hidravlik itkilər
Bu vəziyyətdə, fırlanma nöqtəsində axın, olduğu kimi, ətalətlə boru kəmərinin divarlarından sıxıldığı üçün jet əvvəlcə sıxılır və sonra genişlənir. Bu vəziyyətdə yerli müqavimət əmsalı istinad cədvəlləri və ya düsturla müəyyən edilir
ξ dönüş = 0,946sin(α/2) + 2,047sin(α/2) 2
burada α boru kəmərinin fırlanma bucağıdır.
Borunun girişində yerli hidravlik müqavimət
Müəyyən bir vəziyyətdə, boru girişində kəskin və ya yuvarlaq bir giriş kənarı ola bilər. Mayenin daxil olduğu boru üfüqi ilə müəyyən α bucaq altında yerləşə bilər. Nəhayət, giriş hissəsində bölməni daraldan bir diafraqma ola bilər. Lakin bütün bu hallar reaktivin ilkin sıxılması, sonra isə genişlənməsi ilə xarakterizə olunur. Beləliklə, borunun girişindəki yerli müqavimət reaktivin ani genişlənməsinə qədər azaldıla bilər.
Maye kəskin giriş kənarı olan silindrik bir boruya daxil olarsa və boru α bucağı ilə üfüqə meyllidirsə, yerli müqavimət əmsalının dəyəri Weisbach düsturu ilə müəyyən edilə bilər:
ξ in \u003d 0,505 + 0,303 sin α + 0,223 sin α 2
Valfın yerli hidravlik müqaviməti
Praktikada tez-tez dayanma klapanlarının yaratdığı yerli müqavimətlərin hesablanması problemi ilə qarşılaşır, məsələn, qapı klapanları, klapanlar, tənzimləyicilər, kranlar, klapanlar və s. Bu hallarda, müxtəlif kilidləmə cihazları tərəfindən formalaşan axın hissəsi tamamilə fərqli həndəsi formalara malik ola bilər, lakin bu müqavimətləri aradan qaldırarkən axının hidravlik mahiyyəti eynidir.
Tam açıq bağlama klapanının hidravlik müqaviməti bərabərdir
valve ξ = 2,9-dan 4,5-ə qədər
Hər bir klapan növü üçün yerli hidravlik müqavimət əmsallarının dəyərləri istinad kitablarından müəyyən edilə bilər.
Hidravlik diafraqma itkisi
Kilidləmə cihazlarında baş verən proseslər bir çox cəhətdən boruda quraşdırılmış diafraqmalardan mayenin axdığı proseslərə bənzəyir. Bu vəziyyətdə, jet də daralır və sonra genişlənir. Reaktivin daralma və genişlənmə dərəcəsi bir sıra şərtlərdən asılıdır:
maye hərəkət rejimi
diafraqmanın və borunun ağızının diametrlərinin nisbəti
diafraqmanın dizayn xüsusiyyətləri.
Kəskin kənarları olan diafraqma üçün:
ξ diyafram = d 0 2 / D 0 2
Jet maye səviyyəsinin altına girdikdə yerli hidravlik müqavimət
Jet maye səviyyəsinin altına kifayət qədər böyük bir rezervuara və ya maye ilə doldurulmayan bir mühitə daxil olduqda yerli müqaviməti aradan qaldırmaq kinetik enerjinin itirilməsi ilə əlaqələndirilir. Buna görə də, bu vəziyyətdə sürükləmə əmsalı birliyə bərabərdir.
giriş ξ = 1
Hidravlik müqavimət haqqında video
Hidravlik itkiləri aradan qaldırmaq üçün müxtəlif cihazların (nasoslar və hidravlik maşınlar) işi sərf olunur.
Hidravlik itkilərin təsirini azaltmaq üçün marşrutun dizaynında axın istiqamətində kəskin dəyişikliklərə səbəb olan qovşaqların istifadəsindən qaçınmaq və dizaynda rasional bədəndən istifadə etməyə çalışmaq tövsiyə olunur.
Mütləq hamar borulardan istifadə edərkən belə, itkilərlə qarşılaşmaq lazımdır: laminar axın rejimində (Reynoldsa görə) divarların kobudluğu böyük təsir göstərmir, lakin turbulent axın rejiminə keçərkən hidravlik müqavimət. boru da adətən artır.
