Rezistenca hidraulike në tubacione
Llogaritja e rezistencës hidraulike është një nga çështjet më të rëndësishme në hidrodinamikë, është e nevojshme të përcaktohen humbjet e presionit, konsumi i energjisë për të kompensuar ato dhe të zgjidhni një stimulues tërheqës.
Humbjet e presionit në tubacione shkaktohen nga rezistenca fërkimi Dhe lokale rezistencave. Ato përfshihen në ekuacionin e Bernulit për lëngjet reale.
a) Rezistenca ndaj fërkimit ekziston kur lëngu i vërtetë lëviz përgjatë gjithë gjatësisë tubacioni dhe varet nga regjimi i rrjedhjes së lëngut.
b) Rezistenca lokale ndodh me çdo ndryshim shpejtësia e rrjedhës në madhësi dhe drejtim(hyrja dhe dalja e tubave, përkuljet, bërrylat, nyjet, pajisjet, zgjerimet, kontraktimet).
Humbja e kokës për shkak të fërkimit
1) Modaliteti laminar.
Në modalitetin laminar mund të llogaritet teorikisht duke përdorur ekuacionin e Poiseuille:
;
Sipas ekuacionit të Bernulit për një tubacion horizontal prerje tërthore konstante Presioni i humbur për shkak të fërkimit:
;
;
;
Duke zëvendësuar vlerën në ekuacionin Poiseuille dhe duke e zëvendësuar, marrim:
;
;
;
Kështu, me lëvizje laminare në vijë të drejtë tub i rrumbullakët:
;
Madhësia quhet koeficienti i fërkimit hidraulik.
Ekuacioni Darcy-Weisbach:
;
Ky ekuacion mund të merret në një mënyrë tjetër - duke përdorur teorinë e ngjashmërisë.
Dihet se
;
Për rrjedhjen laminare të gjetura: .
;
;
Ekuacioni Darcy-Weisbach:
;
Le të përcaktojmë humbjen e presionit: .
Ekuacioni Darcy-Weisbach:
Duke zëvendësuar vlerën për modalitetin laminar, marrim:
;
Kështu, për modalitetin laminar:
Ekuacioni Hagen-Poiseuille:
;
Ky ekuacion është i vlefshëm dhe është veçanërisht i rëndësishëm kur studiohet rrjedha e lëngut në gypat me diametër të vogël, si dhe në kapilarët dhe poret
Prandaj, për rrjedhje të qëndrueshme laminare:
Për prerje tërthore jo rrethore: 
, ku varet nga forma e seksionit:
;
Shprehja quhet koeficienti i rezistencës.
Prandaj:
;
;
2) Modaliteti i turbullt.
Për regjimin e turbullt, ekuacioni Darcy-Weisbach është gjithashtu i vlefshëm:
;
Sidoqoftë, koeficienti i fërkimit nuk mund të përcaktohet teorikisht në këtë rast për shkak të kompleksitetit të strukturës së rrjedhës turbulente. Ekuacionet e llogaritjes për përcaktimin merren duke përgjithësuar të dhënat eksperimentale duke përdorur metodat e teorisë së ngjashmërisë.
a) Tuba të lëmuar.
;
;
;
Prandaj, gjatë rrjedhës së turbullt në tuba të lëmuar:
Formula e Blasius:
b) Tuba të përafërt.
Për tubat e përafërt, koeficienti i fërkimit varet jo vetëm nga , por edhe nga vrazhdësia e mureve.
Karakteristikë e tubave të ashpër është vrazhdësi relative: raporti i lartësisë mesatare të zgjatjeve (tuberkulave) në muret e tubit (vrazhdësi absolute) me diametrin ekuivalent të tubit:
Shembull vlerat e përafërta të vrazhdësisë absolute:
· Tuba të rinj çeliku 
;
· Tuba çeliku me korrozion të vogël;
· Tuba qelqi ;
· Tuba prej betoni;
Efekti i vrazhdësisë në madhësi përcaktohet nga marrëdhënia midis vrazhdësisë absolute dhe trashësisë së nënshtresës laminare.
1. Kur lëngu rrjedh pa probleme rreth zgjatimeve, ndikimi i vrazhdësisë mund të neglizhohet dhe tubat konsiderohen si hidraulike e lëmuar(me kusht) - zonë e qetë e fërkimit.
2. Me rritjen e vlerës, vlera zvogëlohet dhe humbjet e fërkimit rriten për shkak të formimit të vorbullës pranë zgjatimeve të vrazhdësisë - zona e fërkimit të përzier.
3. Kur vlera të mëdha, pushon së varuri dhe përcaktohet vetëm nga vrazhdësia e mureve, d.m.th. mënyra është e vetë-ngjashme në - zona e automodelës.
Duhet të theksohet se, pasi , tubi mund të jetë i përafërt në një shpejtësi të rrjedhës së lëngut dhe hidraulikisht i lëmuar në një tjetër.
Për një tub të caktuar përafërsisht:
;
Për tubat e përafërt në lëvizje turbulente, zbatohet ekuacioni i mëposhtëm:
;
Për rajonin e qetë të fërkimit– ose sipas ekuacionit të Blasius, ose sipas ekuacionit:
;
;
Duke e ndarë me 1.8, mund të merrni formulën e Filonenkos.
Formula e Filonenko:
;
Për zonën e automodelës:
;
Praktikisht llogaritja kryhet sipas nomogrameve. Varësia e koeficientit të fërkimit nga kriteri dhe shkalla e vrazhdësisë - Fig. 1.5, Pavlov, Romankov.
Për rrjedhje jo izotermike viskoziteti i lëngut ndryshon në të gjithë seksionin kryq të tubit, profilin e shpejtësisë dhe .
Faktorë të veçantë korrigjues futen në ekuacionet për përcaktim (përveç rajonit të ngjashëm) (Pavlov, Romankov)
Humbja e presionit për shkak të rezistencës lokale
Në rezistenca të ndryshme lokale, matja e shpejtësisë ndodh:
a) në madhësi =>
b) në drejtim =>
c) në madhësi dhe drejtim =>
Përveç humbjeve të lidhura me fërkimin, lindin humbje shtesë të presionit (formimi i vorbullave për shkak të veprimit të forcave inerciale (kur ndryshon drejtimi), formimi i vorbullave për shkak të rrjedhave të kundërta të lëngut, etj. (me zgjerim të papritur)).
Humbjet e presionit për shkak të rezistencës lokale shprehen në terma të presionit të shpejtësisë. Raporti i humbjes së presionit në një rezistencë të caktuar lokale me presionin e shpejtësisë në të quhet koeficienti i rezistencës lokale:
Për të gjithë rezistenca lokale tubacioni:
(përmbledhur nëse ka seksione të drejta me gjatësi të paktën 5d)
Koeficientët janë dhënë në tabela, për shembull:
· hyrje në tub;
dalje nga tubi
· valvula te => ;
· trokitni lehtë mbi , =>
· valvul =>
· valvul =>
Humbje e plotë e presionit
Vlera shprehet në metra të kolonës së lëngshme dhe nuk varet në varësi të llojit të lëngut dhe sasisë së humbjes së presionit varet mbi dendësinë e lëngut.
Llogaritjet hidraulike pajisjet në parim nuk ndryshojnë nga llogaritjet e tubacionit.
Llogaritja e diametrit të tubacionit
Kostoja e tubacioneve përbën një pjesë të konsiderueshme të investimeve kapitale dhe kosto të larta operative. Në përputhje me këtë vlerë të madhe ka zgjedhja e duhur diametri i tubacionit.
Diametri përcaktohet nga shpejtësia e lëngut. Nëse zgjidhet një shpejtësi e lartë, diametri i tubacionit zvogëlohet, kjo siguron:
Reduktimi i konsumit të metaleve;
Ulja e kostove për prodhim, instalim dhe riparim.
Megjithatë, në të njëjtën kohë, rënia e presionit që kërkohet për të lëvizur lëngun rritet. Kjo kërkon kosto të larta për të lëvizur lëngun.
Diametri optimal duhet të sigurojë një minimum kostot operative. (shuma e kostove të energjisë, amortizimi dhe riparimet).
Kostot vjetore operative => M (rub/vit) = A+E;
A – kostot e amortizimit (kosto/vite) dhe riparimet;
E – kostoja e energjisë.
Bazuar në konsideratat teknike dhe ekonomike, rekomandohen kufizimet e mëposhtme të shpejtësisë:
Pikoni lëngje:
Nga graviteti = 0,2 – 1 m/s
Kur pompohet = 2 – 3 m/s
Gazrat:
Me tërheqje natyrale = 2 – 4 m/s
Në presion të ulët (tifoz) = 4 – 15 m/s
Në presion të lartë (kompresor) = 15 – 25 m/s
Çiftet:
Avujt e ujit të ngopur = 20 – 30 m/s
Avujt e ujit të mbinxehur = 30 – 50 m/s.
Në mënyrë tipike, humbjet e presionit nuk duhet të jenë më shumë se 5-15% të presionit të shkarkimit.
Diametri optimal i tubacionit duhet të përputhet me GOST. GOST vendos konceptin diametri nominalDy. Ky është diametri nominal i brendshëm i tubacionit. Pjesët lidhëse zgjidhen gjithashtu sipas këtij diametri - fllanxhat, tezat, prizat, etj., Si dhe pajisjet: çezmat, valvulat, valvulat e portës, etj.
Çdo diametër konvencional korrespondon me një të caktuar O.D., ndërsa trashësia e murit mund të jetë e ndryshme. Për shembull (mm) (mund të ketë devijime nga kjo tabelë).
Materiali i tubit
Aplikoni materiale të ndryshme, e cila shoqërohet me temperatura të ndryshme të ambientit dhe agresivitet.
Më shpesh përdoret tuba çeliku:
Tuba prej gize deri në 300 0 C
Përdoren edhe të tjera tuba metalikë=> bakri, alumini, plumbi, titani etj. Dhe jometalike => polietileni, fluoroplastik, qeramike, asbest-çimento, qelqi etj.
Metodat e lidhjes së tubacionit
a) Njëcopëshe – e salduar
b) E shkëputshme
Me fllanxha
I filetuar
Në formë zile (përdoret për gize, beton dhe tuba qeramike)
Pajisjet e tubacionit
1. Kurthe me avull.
Në komunikimet me avull dhe gaz, për shkak të ftohjes, gjithmonë mund të ndodhë kondensimi i ujit, katranit ose lëngjeve të tjera që përmbahen në gaz në formën e avullit. Akumulimi i kondensatës është shumë i rrezikshëm, pasi lëvizja nëpër tuba me shpejtësi të lartë ( 
), një prizë e lëngshme me inerci të lartë do të shkaktojë të fortë çekiç uji. Ata lirojnë tubacionet dhe mund të shkaktojnë shkatërrimin e tyre.
Prandaj, tubacionet e gazit janë instaluar me një pjerrësi të vogël, dhe një tub kullimi i kondensatës është instaluar në pikën më të ulët.
Valvula hidraulike. Për linjat vakum =>
përmes një tubi barometrik.
Në presione të larta, përdoren dizajne të veçanta të kurtheve me avull (diskutuar më poshtë).
2. Valvulat.
1 - trupi;
3 - valvula;
4 - gisht;
5 - vulë vaji.
Valvula është tokëzuar në sedilje dhe bllokon fort lëvizjen e mediumit.
Boshti ka një pjesë të filetuar dhe është i lidhur me volantin. Ngushtësia sigurohet nga vula.
Valvulat janë valvola mbyllëse dhe kontrolluese, d.m.th. ju lejon të rregulloni pa probleme rrjedhën.
3. Vinçat.
Një prizë konike e tokës ose topi rrotullohet në kabinën me përmes vrimës. Vinçat përdoren kryesisht si valvulat mbyllëse. Është e vështirë të rregullosh rrjedhën.
4. Valvulat.
Shibernaya
Ka valvola plan-paralele dhe pykë. Porta lëvizet duke përdorur një bosht pingul me boshtin e tubacionit dhe bllokohet.
Këto valvola janë valvula mbyllëse dhe kontrolluese. Për qëllime automatizimi, disku mund të jetë pneumatik, elektrik, hidraulik, etj.
5. Ekziston edhe pajisje sigurie dhe mbrojtëse(siguria dhe valvulat e kontrollit), valvula e kontrollit(treguesit e nivelit, çezmat e provës, etj.)
Të gjitha pajisjet janë të indeksuara:
për shembull: 15 kch 2br.
15=>valvula; kch => gizë e lakueshme (material trupi); 2=>numri i modelit të katalogut; br=>sipërfaqe vulosëse prej bronzi.
Pajisjet zgjidhen në varësi të presionit në tubacion.
Ka:
1) Presioni i punës – presioni më i lartë i tepërt në të cilin valvula funksionon për një kohë të gjatë në temperatura e funksionimit mjedisi.
2) Presioni i kushtëzuar– presioni (matësi) më i lartë i krijuar nga mediumi në 20 0 C.
Ekzistojnë një numër presionesh të kushtëzuara sipas të cilave prodhohen pajisje:
P y =1;2.5;4;6;10;16;25;40;64;100;160;200;250;320;400...atm.
Zgjedhja e P y kryhet sipas tabelave në varësi të klasës së çelikut, temperaturës më të lartë të mediumit dhe presionit të funksionimit.
Shembull: Çeliku X12H10T
t mjedis = 400 0 C P skllav = 20 atm: P y = 25 atm
P skllav =80 atm: P y =100 atm
t mjedis = 660 0 C P skllav = 20 atm: P y = 64 atm
P skllav =80 atm: P y =250 atm
Rezistenca hidraulike lokale i referohet seksioneve të tubacioneve (kanaleve) në të cilat rrjedha e lëngut pëson deformim për shkak të një ndryshimi në madhësinë ose formën e seksionit, ose drejtimin e lëvizjes. Rezistencat më të thjeshta lokale mund të ndahen në zgjerime, kontraktime, të cilat mund të jenë të lëmuara dhe të papritura, dhe kthesa, të cilat gjithashtu mund të jenë të lëmuara dhe të papritura.
Por shumica e rezistencave lokale janë kombinime të këtyre rasteve, pasi rrotullimi i rrjedhës mund të çojë në një ndryshim në seksionin e tij tërthor, dhe zgjerimi (ngushtimi) i rrjedhës mund të çojë në devijimin nga lëvizja drejtvizore e lëngut (shih Figurën 3.21, b). Për më tepër, pajisje të ndryshme hidraulike (rubinat, kokat, valvulat, etj.) janë pothuajse gjithmonë një kombinim i rezistencave të thjeshta lokale. Rezistenca lokale përfshin gjithashtu seksione tubacionesh me ndarje ose bashkim të rrjedhave të lëngjeve.
Duhet të kihet parasysh se rezistenca hidraulike lokale ka një ndikim të rëndësishëm në funksionimin e sistemeve hidraulike me rrjedhje të turbullta të lëngjeve. Në sistemet hidraulike me prurje laminare, në shumicën e rasteve këto humbje presioni janë të vogla në krahasim me humbjet e fërkimit në tuba. Ky seksion do të marrë në konsideratë rezistencën hidraulike lokale në kushtet e rrjedhjes së turbullt.
Humbjet e presionit në rezistenca hidraulike lokale quhen humbje lokale.
Pavarësisht nga shumëllojshmëria e rezistencave lokale, në shumicën e tyre humbjet e presionit janë për shkak të arsyeve të mëposhtme:
Lakim i linjave aktuale;
Një ndryshim në shpejtësinë për shkak të një rënie ose rritje në seksionet e gjalla;
Ndarja e avionëve transit nga sipërfaqja, formimi i vorbullës.
Pavarësisht nga shumëllojshmëria e rezistencave lokale, në shumicën e tyre, ndryshimet në shpejtësinë e lëvizjes çojnë në shfaqjen e vorbullave, të cilat përdorin energjinë e rrjedhës së lëngut për rrotullimin e tyre (shih Figurën 3.21, b). Prandaj, arsyeja kryesore humbjet hidraulike presioni në shumicën e rezistencave lokale është formimi i vorbullës. Praktika tregon se këto humbje janë proporcionale me katrorin e shpejtësisë së lëngut, dhe formula Weisbach përdoret për t'i përcaktuar ato.
Kur llogaritni humbjet e presionit duke përdorur formulën Weisbach vështirësia më e madheështë përkufizimi i koeficientit të rezistencës lokale pa dimension. Për shkak të kompleksitetit të proceseve që ndodhin në rezistencat hidraulike lokale, teorikisht është e mundur të gjendet vetëm në në disa raste, prandaj shumica e vlerave të këtij koeficienti janë marrë si rezultat hulumtim eksperimental. Le të shqyrtojmë metodat për përcaktimin e koeficientit për rezistencat lokale më të zakonshme në kushtet e rrjedhjes turbulente.
Për zgjerimin e papritur të rrjedhës (shih Figurën 3.21, b) ekziston një formulë e nxjerrë teorikisht Borda për koeficientin, e cila përcaktohet në mënyrë unike nga raporti i zonave përpara zgjerimit (S 1) dhe pas saj (S 2):
Duhet theksuar rast i veçantë kur lëngu rrjedh nga tubi në rezervuar, d.m.th. kur zona e seksionit tërthor të rrjedhës në tub S 1 dukshëm më pak se ai në rezervuar S2. Më pas nga formula (3.35) rezulton se për tubin që del në rezervuar = 1. Për të vlerësuar koeficientin e humbjes së presionit për një ngushtim të menjëhershëm, përdoret formula empirike e propozuar nga I.E. Idelchik, i cili gjithashtu merr parasysh raportin e zonave para zgjerimit (S 1) dhe pas saj (S 2):
. (3.36)
Për një ngushtim të papritur të rrjedhës, është gjithashtu e nevojshme të theksohet rasti i veçantë kur lëngu rrjedh nga rezervuari përmes një tubi, d.m.th., kur zona e seksionit tërthor të rrjedhës në tub S 2 dukshëm më pak se ai në rezervuarin S 1 . Pastaj nga (3.36) rrjedh se për tubin që hyn në rezervuar = 0.5.
NË sistemet hidraulike mjaft shpesh ka një zgjerim të qetë të rrjedhës (Figura 3.21, V) dhe ngushtimi i qetë i rrjedhës (Figura 3.21, G). Në hidraulikë, një kanal zgjerues zakonisht quhet difuzues, dhe një kanal ngushtues quhet konfuzues. Për më tepër, nëse konfuzioni është bërë me tranzicione të qetë në seksione 1 "-1 "Dhe 2 "-2 ", atëherë quhet hundë. Këto rezistenca hidraulike lokale mund të kenë (veçanërisht në kënde të vogla α) një gjatësi mjaft të madhe. l. Prandaj, përveç humbjeve për shkak të formimit të vorbullave të shkaktuara nga ndryshimet në gjeometrinë e rrjedhës, këto rezistenca lokale marrin parasysh humbjet e presionit për shkak të fërkimit përgjatë gjatësisë.
Vlerat e koeficientëve për zgjerim të qetë dhe tkurrje të qetë gjenden duke futur faktorët e korrigjimit në formula (3.35) dhe (3.36): dhe .
Faktorët e korrigjimit k fq Dhe k c kanë vlera numerike më pak se një, varen nga këndet α, si dhe nga butësia e kalimeve në seksione dhe 1 "-1 "Dhe 2 "-2 ". Kuptimi i tyre jepet në librat e referencës.
Rezistenca lokale shumë të zakonshme janë edhe kthesat e rrjedhës. Ato mund të jenë me një kthesë të papritur të tubit (Figura 3.21, d) ose me një kthesë të qetë (Figura 3.21, e).
Një kthesë e papritur e tubit (ose bërrylit) shkakton formim të konsiderueshëm vorbullash dhe për këtë arsye çon në humbje të konsiderueshme të kokës. Koeficienti i rezistencës së gjurit përcaktohet kryesisht nga këndi i rrotullimit δ dhe mund të zgjidhet nga një libër referimi.
Një kthesë e qetë e tubit (ose përkulje) redukton ndjeshëm formimin e vorbullës dhe, rrjedhimisht, humbjen e presionit. Koeficienti për një rezistencë të caktuar varet jo vetëm nga këndi i rrotullimit δ, por edhe nga rrezja relative e rrotullimit R/d. Për të përcaktuar koeficientin, ekzistojnë varësi të ndryshme empirike, për shembull, (3.37) ose gjenden në literaturën e referencës.
Koeficientët e humbjeve të rezistencave të tjera lokale të gjetura në sistemet hidraulike mund të përcaktohen gjithashtu nga libri i referencës.
Duhet të kihet parasysh se dy ose më shumë rezistenca hidraulike të instaluara në të njëjtin tub mund të ndikojnë njëra-tjetrën nëse distanca ndërmjet tyre është më e vogël se 40d(d- diametri i tubit).
Përcaktimi i rezistencës hidraulike lokale
Humbjet e presionit në rezistencat lokale përcaktohen duke përdorur formulën Weisbach: , (39)
· Ku x - koeficienti pa dimension, varet nga lloji dhe dizajni i rezistencës lokale, gjendja e sipërfaqes së brendshme dhe Re.
· J - shpejtësia e lëvizjes së lëngut në tubacionin ku është instaluar rezistenca lokale.
Nëse ndërmjet seksioneve 1-1 Dhe 2-2 rrjedhin ka shumë rezistenca lokale dhe distanca ndërmjet tyre është më e madhe se gjatësia e ndikimit të tyre të ndërsjellë ("6 d ), Kjo humbje lokale presioni përmblidhet. Në shumicën e rasteve, kjo është ajo që supozohet kur zgjidhen problemet.
.
· Në detyrën tonë Humbjet e presionit lokal janë të barabarta me:
å h m= h ext.i ngushtë . + h në + 2h pov . + h jashtë = (x e brendshme më e ngushtë . + x in + 2x pov . + x jashtë )× Q 2 /(w 2 × 2g);
å h m= å x× Q 2 /(w 2 × 2g); Ku å x =x shtrëngim i brendshëm . + x in + 2x pov . + x jashtë
· Në detyrën tonë Humbjet totale të presionit janë të barabarta me:
h 1-2 =(l×l/d+åx) × Q 2 /(w 2 × 2g.
· Me lëvizje të zhvilluar turbulente në rezistencën lokale ( Re > 10 4) ndodh vetëngjashmëria e turbullt - humbja e presionit është proporcionale me shpejtësinë ndaj fuqisë së dytë, dhe koeficienti i tërheqjes nuk varet nga numri Re( zona kuadratike për rezistenca lokale). Në të njëjtën kohë x sq =konst dhe përcaktohet nga të dhënat e referencës (Shtojca 6).
· Në shumicën e problemeve praktike, ndodh vetëngjashmëria e turbullt dhe koeficienti lokal i tërheqjes është një vlerë konstante.
· Në modalitetin laminar x = x sq ×j, Ku j- funksioni i numrit Re (Shtojca 7).
· Në rast të zgjerimit të papritur të tubacionit, koeficienti i zgjerimit të papritur përcaktohet si më poshtë:
x ext. zgjatur = (1-w 1 /w 2 ) 2 =(1-d 1 2 /d 2 2) 2 (40)
· Kur w 2 >>w 1 , që korrespondon me daljen e lëngut nga tubacioni në rezervuar, . x dalje=1.
Në rast të ngushtimit të papritur të tubacionit, koeficienti i ngushtimit të papritur
x ext. ngushtuarështë e barabartë me:
, (41)
Ku w 1 - zona e seksionit të gjerë (hyrje), dhe w 2 - zona e seksionit të ngushtë (daljes).
· Kur w 1 >>w 2 , që korrespondon me hyrjen e lëngut nga rezervuari në tubacion, x hyrje= 0,5 (me një skaj të mprehtë kryesor).
Koeficienti i rezistencës së valvulës x V varet nga shkalla e hapjes së rubinetit (Shtojca 6).
.
Në problemin tonë, ligji i ruajtjes së energjisë ka formën:
Ky është ekuacioni i llogaritjes për përcaktimin e sasisë R – forcat në shufrën e pistonit.
4. Llogaritim sasitë e përfshira në ekuacionin (42). Ne zëvendësojmë të dhënat fillestare në sistemin SI.
· Zona e prerjes 1-1 w 1 = p×d 1 2 /4 = 3,14×0,065 2 /4 = 3,32×10 -3 m2.
· zona kryq seksionale e tubacionit w = p×d 2 /4 = 3,14×0,03 2 /4 = 0,71×10 -3 m2.
· shuma e koeficientëve të rezistencës lokale
å x =x shtrëngim i brendshëm . + x in + 2x pov . + x jashtë = 0,39+5,5 + 2×1,32+1=9,53.
koeficienti i tkurrjes së papritur
Raporti i mprehtë i kthesës 90° x pov= 1,32 (Shtojca 6);
koeficienti i rezistencës në daljen e tubit x dalje= 1 (formula 40);
koeficienti i fërkimit l
Që nga numri Reynolds Re >Re kr (2.65×10 5 >2300), më pas koeficienti i fërkimit është llogaritur duke përdorur formulën (38).
Sipas kushtit, koeficienti i viskozitetit kinematik specifikohet në centistoke (cSt). 1cSt = 10 -6 m 2 / s.
Koeficienti Coriolis a 1 në seksionin 1-1
Që nga mënyra e lëvizjes në seksion 1-1 turbulente, atëherë a 1 =1.
· Forca në shufër
4.6.2. Përcaktimi i rrjedhës së lëngut
Kujdes!
Meqenëse të gjitha shpjegimet e nevojshme dhe bazat teorike Zbatimet e ekuacionit të Bernulit janë bërë në detaje gjatë zgjidhjes së problemit 1, ligji i ruajtjes së energjisë për këtë problem është nxjerrë pa shpjegime të hollësishme.
1. Zgjidhni dy seksione 1-1 Dhe 2-2 , si dhe rrafshin e krahasimit 0-0 dhe shkruani në pamje e përgjithshme Ekuacioni i Bernoulli:
.
Këtu f 1 Dhe f 2 – presionet absolute në qendrat e gravitetit të seksioneve; J 1 Dhe J2 – shpejtësi mesatare në seksione; z 1 Dhe z 2 – lartësitë e qendrave të gravitetit të seksioneve në lidhje me rrafshin e referencës 0-0; h 1-2 – Humbja e presionit kur lëngu lëviz nga pjesa e parë në pjesën e dytë.
2. Përcaktoni termat e ekuacionit të Bernulit në këtë problem.
· Lartësitë e qendrave të gravitetit të seksioneve: z 1 = H ; z 2 =0.
· Shpejtësitë mesatare në seksione: J2 = Q/w 2 =4× Pyetje/p/d 2 ;
J 1 = P/w 1 . Sepse w 1 >>/ w 2 , Kjo J 1 <<J2 dhe mund të pranohet J 1 =0.
· Koeficientët e Coriolis a 1 dhe a 2 varen nga mënyra e lëvizjes së lëngut. Në modalitetin laminar a=2, dhe në modalitetin turbulent a=1.
Presioni absolut në pjesën e parë r 1 = r m + r at, r m – dihet presioni i tepërt (matës) në pjesën e parë.
Presioni absolut në seksionin 2-2 është i barabartë me presionin atmosferik r në , ndërsa lëngu derdhet në atmosferë.
· Humbje koke h 1-2 përbëhen nga humbje presioni për shkak të fërkimit përgjatë gjatësisë së rrjedhës h dl dhe humbjet për shkak të rezistencës hidraulike lokale å h m .
h 1-2 = h dl + å h m.
Humbjet përgjatë gjatësisë janë të barabarta
.
Humbjet e presionit lokal janë të barabarta
å h m=å x× J 2 /( 2g) = å x× Q 2 /(w 2 × 2g); Ku å x specifikuar nga kushti
Humbja totale e presionit është e barabartë me
h 1-2 =(l×l/d+åx) × Q 2 /(w 2 × 2g);
3. Pra, ne i zëvendësojmë sasitë e përcaktuara më sipër në ekuacionin e Bernulit .
Në problemin tonë, ligji i ruajtjes së energjisë ka formën:
Ne i zvogëlojmë termat me presionin atmosferik, heqim zerot dhe paraqesim terma të ngjashëm. Si rezultat marrim:
. (43)
Ky është ekuacioni i projektimit për përcaktimin e rrjedhës së lëngut. Ai përfaqëson ligjin e ruajtjes së energjisë për një problem të caktuar. Rrjedha hyn direkt në anën e djathtë të ekuacionit, si dhe në koeficientin e fërkimit l përmes numrit Re (Re = 4Q/(p×d×n) !
Pa e ditur shkallën e rrjedhës, është e pamundur të përcaktohet mënyra e lëvizjes së lëngut dhe të zgjidhni një formulë për të l. Përveç kësaj, në modalitetin e turbullt koeficienti i fërkimit varet nga shpejtësia e rrjedhës në mënyrë komplekse (shih formulën (38)). Nëse e zëvendësojmë shprehjen (38) me formulën (43), atëherë ekuacioni që rezulton nuk mund të zgjidhet me metoda algjebrike, domethënë është transcendent. Ekuacione të tilla zgjidhen grafikisht ose numerikisht duke përdorur një kompjuter (më shpesh me metodën e përsëritjes).
Rezistenca hidraulike ose humbjet hidraulike janë humbjet totale kur lëngu lëviz nëpër kanalet që përcjellin ujin. Ato mund të ndahen përafërsisht në dy kategori:
Humbjet e fërkimit - ndodhin kur lëngu lëviz në tuba, kanale ose në pjesën e rrjedhës së pompës.
Humbjet e vorbullës ndodhin kur një lëng rrjedh rreth elementëve të ndryshëm. Për shembull, një zgjerim i papritur i një tubi, një ngushtim i papritur i një tubi, një kthesë, një valvul etj. Humbje të tilla zakonisht quhen rezistencë hidraulike lokale.
Koeficienti i rezistencës hidraulike
Humbjet hidraulike shprehen ose në humbje presioni Δh në njësi lineare të kolonës së mesme, ose në njësi presioni ΔP:
ku ρ është dendësia e mediumit, g është nxitimi i gravitetit.
Në praktikën industriale, lëvizja e lëngut në rrjedha shoqërohet me nevojën për të kapërcyer rezistencën hidraulike të tubit përgjatë gjatësisë së rrjedhës, si dhe rezistenca të ndryshme lokale:
Kthehet
Apertura
Valvula
valvulave
Kranov
Degë të ndryshme dhe të ngjashme
Një pjesë e caktuar e energjisë së rrjedhës shpenzohet për të kapërcyer rezistencat lokale, e cila shpesh quhet humbje e presionit për shkak të rezistencave lokale. Në mënyrë tipike, këto humbje shprehen si fraksione të presionit të shpejtësisë që korrespondojnë me shpejtësinë mesatare të lëngut në tubacion përpara ose pas rezistencës lokale.
Në mënyrë analitike, humbja e kokës për shkak të rezistencës hidraulike lokale shprehet si:
h r = ξ υ 2 / (2g)
ku ξ është koeficienti i rezistencës lokale (zakonisht i përcaktuar në mënyrë eksperimentale).
Të dhënat për vlerën e koeficientëve të rezistencave të ndryshme lokale jepen në librat përkatës të referencës, tekstet shkollore dhe manualet e ndryshme mbi hidraulikën në formën e vlerave individuale të koeficientit të rezistencës hidraulike, tabelave, formulave empirike, diagrameve, etj.
Studimi i humbjeve të energjisë (humbja e presionit të pompës) të shkaktuar nga rezistenca të ndryshme lokale është kryer për më shumë se njëqind vjet. Si rezultat i studimeve eksperimentale të kryera në Rusi dhe jashtë saj në periudha të ndryshme, u mor një sasi e madhe e të dhënave në lidhje me një shumëllojshmëri të gjerë të rezistencave lokale për detyra specifike. Sa i përket kërkimit teorik, vetëm njëfarë rezistence lokale deri më tani i është nënshtruar asaj.
Ky artikull do të diskutojë disa rezistenca karakteristike lokale që hasen shpesh në praktikë.
Rezistenca hidraulike lokale
Siç është shkruar tashmë më lart, humbjet e presionit në shumë raste përcaktohen në mënyrë empirike. Në këtë rast, çdo rezistencë lokale është e ngjashme me rezistencën për shkak të zgjerimit të papritur të avionit. Ka arsye të mjaftueshme për këtë, po të kemi parasysh se sjellja e rrjedhës në momentin që kapërcen çdo rezistencë lokale shoqërohet me zgjerimin ose tkurrjen e prerjes tërthore.
Humbjet hidraulike për shkak të ngushtimit të papritur të tubit
Rezistenca gjatë një ngushtimi të papritur të tubit shoqërohet me formimin e një rajoni vorbull në pikën e ngushtimit dhe një ulje të rrymës në madhësi më të vogla se seksioni kryq i tubit të vogël. Pasi ka kaluar pjesën e ngushtimit, avioni zgjerohet në madhësinë e seksionit të brendshëm të tubacionit. Vlera e koeficientit të rezistencës lokale për një ngushtim të papritur të tubit mund të përcaktohet nga formula.
ξ int. ngushtim = 0,5 (1- (F 2 / F 1))
Vlera e koeficientit ξ int. ngushtimi në vlerën e raportit (F 2 /F 1)) mund të gjendet në librin përkatës të referencës hidraulike.
Humbjet hidraulike kur ndryshoni drejtimin e tubacionit në një kënd të caktuar
Në këtë rast, fillimisht ka një ngjeshje dhe më pas një zgjerim të avionit për faktin se në pikën e kthesës rrjedha, si të thuash, është e shtypur nga muret e tubacionit, me inercinë. Koeficienti i rezistencës lokale në këtë rast përcaktohet duke përdorur tabelat e referencës ose formulën
rotacioni ξ = 0,946sin(α/2) + 2,047sin(α/2) 2
ku α është këndi i rrotullimit të tubacionit.
Rezistenca hidraulike lokale në hyrje të tubit
Në një rast të veçantë, hyrja në tub mund të ketë një buzë hyrjeje të mprehtë ose të rrumbullakosur. Tubi në të cilin hyn lëngu mund të vendoset në një kënd të caktuar α në horizontale. Së fundi, në pjesën e hyrjes mund të ketë një diafragmë që ngushton seksionin. Por të gjitha këto raste karakterizohen nga ngjeshja fillestare e avionit, dhe më pas zgjerimi i tij. Në këtë mënyrë, rezistenca lokale në hyrje të tubit mund të reduktohet në një zgjerim të papritur të avionit.
Nëse një lëng hyn në një tub cilindrik me një skaj të mprehtë hyrje dhe tubi është i prirur drejt horizontit në një kënd α, atëherë vlera e koeficientit të rezistencës lokale mund të përcaktohet duke përdorur formulën Weisbach:
ξin = 0,505 + 0,303sin α + 0,223 sin α 2
Rezistenca hidraulike lokale e valvulës
Në praktikë, shpesh hasim problemin e llogaritjes së rezistencave lokale të krijuara nga valvulat mbyllëse, për shembull, valvulat e portës, valvulat, mbytet, rubinetat, valvulat etj. Në këto raste, pjesa rrjedhëse e formuar nga pajisje të ndryshme mbyllëse mund të ketë forma gjeometrike krejtësisht të ndryshme, por thelbi hidraulik i rrjedhës kur kapërcehen këto rezistenca është i njëjtë.
Rezistenca hidraulike e një valvule mbyllëse plotësisht të hapur është e barabartë me
valvula ξ = 2.9 deri në 4.5
Vlerat e koeficientëve të rezistencës hidraulike lokale për çdo lloj valvulash mbyllëse mund të përcaktohen nga librat e referencës.
Humbjet hidraulike të diafragmës
Proceset që ndodhin në pajisjet mbyllëse janë në shumë mënyra të ngjashme me proceset gjatë rrjedhjes së lëngut përmes diafragmave të instaluara në një tub. Në këtë rast, ndodh gjithashtu një ngushtim i avionit dhe zgjerimi i tij pasues. Shkalla e ngushtimit dhe zgjerimit të avionit varet nga një numër kushtesh:
mënyra e lëvizjes së lëngjeve
raporti i diametrave të diafragmës dhe hapjeve të tubit
tiparet e projektimit të diafragmës.
Për një diafragmë me skaje të mprehta:
ξ diafragma = d 0 2 / D 0 2
Rezistenca hidraulike lokale kur avioni hyn nën nivelin e lëngut
Tejkalimi i rezistencës lokale kur një avion hyn nën nivelin e lëngut në një rezervuar mjaftueshëm të madh ose në një mjedis jo të mbushur me lëng shoqërohet me një humbje të energjisë kinetike. Prandaj, koeficienti i rezistencës në këtë rast është i barabartë me unitetin.
ξ hyrje = 1
Video në lidhje me rezistencën hidraulike
Tejkalimi i humbjeve hidraulike kërkon punën e pajisjeve të ndryshme (pompa dhe makina hidraulike)
Për të reduktuar ndikimin e humbjeve hidraulike, rekomandohet të shmangni përdorimin e nyjeve në projektimin e rrugës që nxisin ndryshime të papritura në drejtimin e rrjedhës dhe të përpiqeni të përdorni trupa të efektshëm në projektim.
Edhe kur përdoren gypa absolutisht të lëmuar, duhet të përballemi me humbje: në një regjim të rrjedhës laminare (sipas Reynolds), vrazhdësia e mureve nuk ka shumë efekt, por kur kalohet në një regjim rrjedhjeje të turbullt, rezistenca hidraulike e tubi zakonisht rritet.
