им . При великих швидкостях окремі частки рідини, навіть у разі прямолінійного напрямку руху, будуть рухатися безладно, по заплутаних кривим в різних напрямках, причому ці шляхи будуть постійно змінюватися. Такий рух називається
вихровим або
турбулентним .
Критерій, що характеризує гідродинамічний режим руху рідини називається критерієм Рейнольдса і є мірою відносини сил інерції і внутрішнього тертя в потоці:
,
де? - Середня швидкість потоку, м/с; d - діаметр трубопроводу, м;? - Щільність рідини кг/м3;? - Динамічний коефіцієнт в'язкості, Па? С;? - Кінематичний коефіцієнт в'язкості, м2/с. p> Для потоків, що проходять по прямих трубах, характерні наступні значення критерію Рейнольдса:
Ламінарноє протягом Rе? 2300
Перехідна область 2300? Rе? 10000
Розвинуте турбулентний протягом Rе? 10000
Для потоків некруглого поперечного перерізу в вираз для обчислення критерію Рейнольдса підставляється еквівалентний діаметр, рівний чотирьом гідравлічним радіусам. Гідравлічний радіус rг являє собою відношення площі поперечного перерізу потоку f до омивається потоком (змоченій) периметру П:
В
Для труби круглого перерізу, суцільно заповненої рідиною:
В
Отже, для потоків некруглого перерізу замість діаметра можна застосовувати еквівалентний діаметр:
В
5. Написати рівняння витрати і нерозривності потоку (матеріальний баланс потоку) в інтегральній (Не диференціальної) формою
Питома витрата рідини чи газу:
,
де V - об'ємна витрата рідини чи газу, м3/с; f - площа поперечного перерізу потоку, м2;? - Середня швидкість потоку, м/с;
Масовий витрата рідини чи газу:
,
де М - масова витрата рідини чи газу, кг/с;? - Щільність рідини або газу, кг/м3
при сталому русі рідини по закритому трубопроводу і відсутності витоку через нещільні з'єднання через кожне поперечний переріз трубопроводу в одиницю часу протікає один і той же вагова кількість рідини. Це явище характеризується рівнянням нерозривності або суцільності потоку:
1 = G2 = G3 = соnst
або
1? 1? 1 = f2? 2? 2 = f3? 3? 3 = соnst
для нестискуваних (крапельних) рідин, питома вага яких залишається незмінним по довжині трубопроводу, рівняння нерозривності приймає наступний вигляд:
1? 1 = f2? 2 = f3? 3 = соnst
При несталому русі зміна маси рідини, укладеної в даному обсязі і що проходить через кожне поперечний переріз трубопроводу, відбувається тільки за рахунок зміни її щільності в цьому обсязі.
6. Написати рівняння Бернуллі (енергетичний баланс потоку) для ідеальної та реальної рідин. Пояснити, що позначають складові цього рівняння. Назвати випадки практичного використання рівняння Бернуллі
Для будь-якого перетину трубопроводу, при сталому русі ідеальної рідини, сума швидкісного і статичного напорів і нівелірної висоти є величина постійна
В
Величина
В
називається гідродинамічним напором. Він складається з таких величин: - нівелірної висоти, званої також геометричним напором і представляє собою висоту (м) даної частинки рідини щодо довільно обраної горизонтальній площині порівняння;
В
статичного чи п'єзометричного напору, рівного тиску стовпа рідини над аналізованим рівнем. Статичний напір має розмірність довжини (м);
В
швидкісного чи динамічного напору, кторой також иммет розмірність довжини (м)
Всі члени рівняння Бернуллі мають одну розмірність і наочно зображуються графічно (рис.1)
В
Рис. 1. Діаграма Бернуллі для ідеальної рідини при усталеному русі
Рівняння Бернуллі виражає окремий випадок закону збереження енергії. Будь напір у трубопроводі можна розглядати як енергію рідини, віднесену або до 1 кгс, або до 1 м3 рідини. В енергетичній формі рівняння Бернуллі для рідини, що переміщається без тертя, може бути сформульовано таким чином: для будь-якого перетину трубопроводу при сталому русі нев'язкої рідини сума потенційної і кінетичної енергії рідини, що рухається по трубопроводу, залишається величиною постійною. p> При зміні перетину трубопроводу і відповідно швидкості руху рідини відбувається перетворення енергії: при звуженні трубопроводу частина потенційної енергії може перейти в кінетичну і навпаки, при розширенні трубопроводу частина кінетичної енергії може перейти в потенційну причому кількість енергії залишається незмінним.
При русі реальних рідин виникають сили тертя, обумовлені в'язкіст...
