Шпаргалка по "Технологии"

30. Уравнение Бернулли для потоков вязкой и невязкой жидкостей

Для элементарной струйки в потоке жидкости уравнение Бернулли имеет вид: , так как для потока: eк = v2/2g, где   1.1 - опытный коэффициент кинетической энергии, то: - основное уравнение гидродинамики.  Уравнение Бернулли  устанавливает связь между скоростью движения, давлением и геометрическим расположением точек живого сечения потока. Гидравлический уклон – это отношение потерь напора по длине, на которой эти потери происходят.

             Условия применения уравнения Бернулли

1.     движение жидкости должно быть установившимся; 2.применимо только для потенциальных потоков - то есть для потоков, в которых отсутствует вращение. При вихревом движении применяется только для каждой вихревой трубки в отдельности; 3.только для участков с плавно изменяющимся движением, для слабодеформированного потока, хотя между рассматриваемыми могут быть и сильнодеформированные участки; 4.применяют для двух сечений, одно из которых содержит искомые элементы, а второе - заданные; 5.всего живого сечения вцелом, так как скорость - средняя в сечении, но потенциальная энергия определяется для каждой точки. 6.используется вместе с уравнением неразрывности движения.

31. Два режима движения жидкости.

Ламинарный – это такой режим движения, при котором отсутствует пульсация скоростей и перемешивание частиц, т.е. поток движется слоями. Турбулентный – это такой режим движения, при котором присутствует пульсация скоростей и перемешивание частиц, т.е. поток движется хаотично.

            Число Рейнольдса

Действительное число Рейнольдса: Re = vd/, где  - кинематическая вязкость, зависящая от рода жидкости и ее температуры. При сравнении полученного Re с Reнк определяем режим движение жидкости.

32. Гидравлически гладкие, переходные и шероховатые поверхности

1.     область гидравлически гладких труб - толщина ламинарной пленки больше высоты выступов. =1/(1,8lgRe – 1.52)2

2.     переходная область - толщина ламинарной пленки равна высоте выступов  = 0.11(/d + 68/Re)0.25;

3.     область гидравлически шероховатых труб - квадратичная область - толщина ламинарной пленки меньше высоты выступов  = 0,25(lg3.7d/)2;

33.Формула для определения гидравлического коэффициента трения.

Для турбулентного потока:

=1/(1,8lgRe – 1.52)2

 = 0.11(/d + 68/Re)0.25

 = 0,25(lg3.7d/)2

Для ламинарного режима:

=64/Re

34. Формула для определения потерь. Определение коэффициентов местных сопротивлений.

Виды местных сопротивлений: внезапное расширение ( =(2/1-1)2), внезапное сужение, вход в трубу (=0,5), выход из трубы (=1), постепенное расширение     (=k(2/1-1)2 , постепенное сужение, диафрагма, колено без закругления, колено с закруглением, задвижка, кран, обратный клапан с сеткой. Коэффициент гидравлического трения зависит от режима движения жидкости и от шероховатости труб.

35. Общие понятия об истечении жидкости через отверстия.

Классификация отверстий:

По величине:

     малые (высота отверстия в вертикальной стенке не больше 0.1 Н) и большие (высота отверстии больше0,1 Н).

По относительной толщине стенки:

      в тонкой стенке ( t3d) и в толстой стенке(t3d)

По истечению

      .Незатопленные и затопленные.

При истечении через малое отверстие, при выходе из него струя испытывает сжатие поперечного сечения. Сжатие характеризуется коэффициентом сжатия.

Отношение площади сжатого сечения струи к площади отверстия  называется коэффициентом сжатия струи: =с/

Виды сжатия: Полное сжатие ( струя испытывает, когда присутствует сжатие по всему периметру отверстия), неполное сжатие ( когда струя не испытывает сжатия с одной или нескольких сторон). Полное сжатие может быть совершенным (отверстие расположено ближе к центру стенки) и несовершенным (отверстие расположено ближе к боковым стенкам и дну).

37. Истечение жидкости через насадки.

Насадки – патрубок или короткая трубка, плотно присоединенная к отверстию тонкой стенки. Бывают:

1.     затопленные и незатопленные;

2.     внешний цилиндрический, внутренний цилиндрический, конические (сходящиеся и расходящиеся) и коноидальные.

Для внешней цилиндрической насадки: =0.82

Внутренний цилиндрический: =0,51 или =0,71

Конический сходящийся: =0,95

Конический расходящийся: =0,45

Коноидальный: =0,97

41. Общие понятия о движении жидкости в напорных трубопроводах.

Простой трубопровод – это трубопровод, не имеющий ответвлений и состоящий из труб одного диаметра.

Сложный трубопровод - это трубопровод, состоящий из нескольких труб простого трубопровода.

Гидравлически длинный трубопровод – это трубопровод, в котором потери напора по длине значительно превышают местные потери, которыми при расчете можно пренебречь.

Расходная характеристика – это объем жидкости, протекающий в единицу времени, при единичном уклоне.

К=сR . Q=KJ. H=Q2l/k2

           43. Основы гидравлического расчета разомкнутой и кольцевой водонапорной сети.

Расчет разомкнутой водопроводной сети сводится к определению диаметра труб на отельных участках и потерь напора. Расчет разомкнутой сети начинают с расчета водовода. Водовод рассчитывают, начиная с конечной точки. Определяют отметку пьезометрической линии в узлах, начиная с конца магистрали. По таблице определяют скорость и диаметр трубопровода. Затем по таблице берут коэффициент 2. По таблице берут выражение 1000/К2. затем находят  потери напора Н=2LQ21000/K2. затем определяют диаметры ветвей. В конце определяют высоту водонапорной башни.

Расчет кольцевой сети заключается в определении узловых и путевых расходов. Сначала производят распределение расходов по ветвям кольца и расчет ведут методом последовательного приближения и определяют потери напора по веткам. Если они получились примерно одинаковыми, то расчет считают верным. Если отличаются более5%, то производят перераспределение расходов и расчет повторят заново.

44. Гидравлический удар в напорном трубопроводе.

Гидравлический удар – это резкое изменение давления в напорном трубопроводе вследствие резкого изменения скорости течения воды в нем.

Положительный гидравлический удар возникает при резком уменьшении скорости и резком повышении давления (внезапное закрытие задвижки). Отрицательный гидравлический удар возникает при резком увеличении скорости и резком уменьшении  давления (мгновенное открытие задвижки).

46. Способы гашения гидравлического удара.

1. Уменьшение длины прямолинейных участков трубопроводов.

2. Увеличение времени открытия и закрытия задвижки.

3. Устройство воздушных колпаков.

4. Устройство клапанов-гасителей.

5. Устройство уравнительных башен.

Гидравлический таран представляет собой всего лишь насос, который поднимает часть проходящего по нему потока жидкости на высоту, превышающую исходный уровень, за счёт кинетической энергии всего потока.

           47. Понятие о естественных и искусственных руслах.

Естественные русла – реки, ручьи, овраги.

Искусственные русла – каналы, лотки, тоннели.

Призматическое русло – русло, у которого параметры поперечного сечения по всей длине русла остаются постоянными.

Условия равномерного движения:

Расход постоянен, русло призматическое, глубина потока постоянна, уклон дна постоянен, шероховатость дна и стенок постоянна, местные сопротивления отсутствуют.

49. Нормы проектирования каналов. 

Цель гидравлического расчета канала – это назначение параметров канала и определение глубины наполнения канала.       

Есть два вида допустимых скоростей: допустимая скорость на размыв и заиление. заил.=0,3м/с и разм. принимается по таблице. Расчетная скорость должна быть меньше чем разм. И больше чем заил.

51. Основные определения и условия установившегося неравномерного движения.

Неравномерное движение – это такой вид установившегося движения, при котором скорость, форма, гидродинамическое давление и площадь живого сечения потока изменяются по  длине потока (движение воды в горных реках).

Из этого определения можно выделить следующие условия: 1. Если русло не призматическое, то будет иметь место неравномерное движение, даже если постоянная глубина. 2. Если русло призматическое, то неравномерное движение будет иметь место при непостоянной глубине.

Причины: Расход не постоянен, уклон дна не постоянен, шероховатость дна не постоянна, расширение и сужение русла в плане, чередование мелких и глубоких мест, наличие естественных и искусственных преград, наличие сопрягающих сооружений, резкие повороты русла.

52. Формы свободной поверхности потока при установившемся неравномерном движении.

При неравномерном движении может возникнуть 3 формы свободной поверхности: 1. Если глубина потока возрастает по его длине, то будет иметь место кривая подпора. 2. Если глубина потока уменьшается по его длине, то будет иметь место кривая спада. 3. Гидравлический прыжок.

Призматическое русло – русло, у которого параметры поперечного сечения по всей длине русла остаются постоянными.

Классификация русел по уклону дна: 1. если отметки дна понижаются в направлении движения, то русло с прямым уклоном. 2. Если отметки дна в направлении движения не изменяются, то русло с горизонтальным уклоном. 3. если отметки дна в направлении движения возрастают, то русло с обратным уклоном дна.

Нормальная глубина – это глубина, при которой поток пропускал бы расход в условиях равномерного движения. Критическая глубина – глубина, при которой удельная энергия сечения будет минимальной.

54. Понятие о расчете кривых подпора и спада в призматических руслах.

Для определения и расчета кривых подпора и спада используют метод Павловского.

1.                      Определяют нормальную глубину способом Агроскина.

2.                      Определяют критическую глубину.

3.                      Определяют начальную глубину.

4.                      Используя уравнение Павловского определяют длину кривой свободной поверхности.

           56. Классификация водосливов и их применение.               

         Водослив – это участок, перегораживающий безнапорный поток сооружения, через который происходит перелив воды под действием силы тяжести.

          Водосливы применяются в гидротехнической практике в виде платин, шлюзов-регуляторов, водомеров.

    Классификация :  1. В зависимости от толщины стенки: а) Если толщина стенки меньше половины напора, то водослив с тонкой стенкой. Б) Если толщина стенки больше половины напора, но меньше двух напоров, то водослив практического профиля. В) Если толщина стенки больше двух напоров, но меньше 10, то водослив с широким порогом. 2. в зависимости от формы водосливного отверстия: прямоугольные, трапецеидальные, треугольные,  параболические. 3. По очертанию в плане: прямые, косые, боковые, полигональные, криволинейные, замкнутые. 4. По условиям подхода к водосливу: без бокового сжатия, с боковым сжатием. 5. По способу сопряжения струн с нижним бьефом: неподтопленные, подтопленные.

Расход через водослив зависит от ширины водослива, напора на водосливе, скорости подхода к водосливу и ускорения свободного падения.

Q=mb2gH03/2 – общее уравнение водолива.

57. Истечение через вертикально прямой прямоугольный водослив с тонкой стенкой.

Совершенный водослив – это неподтопленный водослив с тонкой вертикальной стенкой без бокового сжатия со свободной струей.

В зависимости от условий истечения через водослив с тонкой стенкой струя может быть: свободной, подтопленной, прилипшей.

Q=m0 b2gH3/2

Условие подтопления: водослив считается подтопленным, если выполняется два условия: 1. Глубина воды в нижнем бьефе больше высоты водослива со стороны нижнего бьефа. 2. Поток непосредственно за водосливом находится в спокойном состоянии.

58. Водослив практического профиля.

Чаще всего в гидротехнической практике применяются водосливы практического профиля с криволинейной низовой гранью, очерченной по координатам Кригера-Офицерова.

Водосливы практического профиля могут быть: вакуумные и безвакуумные.  Если на гребне  водослива под струей создается область пониженного давления, то такие водосливы называются вакуумные. Если не создается область пониженного давления, то безвакуумные.