Құбырдағы гидравликалық кедергі

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Баяндама

Құбырдағы гидравликалық кедергі

Орындаған:
Қабылдаған:

Қарағанды
2018-2019 оқу жылы

Құбырдағы гидравликалық кедергі

Құбыр арқылы шынайы сұйықтықтардың қозғалысы кезіндегі гидравликалық кедергіні есептеу гидродинамиканың негізгі сұрақтарының бірі болып табылады.
Күшінің жоғалуы маңыздылығы hп (немесе қысымның жоғалуы ∆рп) осы жоғалудың орнын толтыру және сұйықтықтардың орынын ауыстыру үшін қажет энергияны есептеумен байланысты, мысалы насостар, компрессорлар және т.б. көмегімен жүзеге асады. Еске салайық, hп өлшемін білмей Бернулли теңдеуін қолдану мүмкін емес.
Күшінің жоғалуы жалпы жағдайда үйкеліс қарсыластығы мен жергілікті қарсыластықпен негізделеді.
Үйкеліс қарсыластығы шынайы сұйықтықтың құбырлың барлық бойында қозғалысы кезінде пайда болады. Оның өлшеміне сұйықтықтың ағым режимі (ламинарлы, турбулентті, турбуленттіліктің даму дәрежесі) айтарлықтай әсер етеді. Осылай, турбулентті ағым, айтып кеткендей, тек қалыпты тұтқырлықпен ғана емес, сонымен қатар, турбулентті тұтқырлықпен сипатталады. Ол гидродинамикалық шарттарға тәуелді және сұйықтықтың қозғалысы кезінде қосымша энергия жұмсалымынын тудырады.
Жергілікті қарсыластық ағын жылдамдығының кез келген көлемі мен бағыты бойынша өзгерісінен туындайды. Оларға құбырдағы ағын кіреберісі мен одан сұйықтықтың шығуы, кенет құбырлардың тарылулары мен кеңеюі, бұрып жіберуі, иілістері, бөлімдері, ілмектері және тұрақтандыратын құрылғылар (шүмек, шұра, тиектер және т.б.) жатады.
Осылайша, жоғалған күш қосындылар үшін ортақ суммасы болып табылады:
hп = hтр + hм.с.

Тікелей құбырдығы ламинарлы қозғалыс жағдайында hтр -ге күштің жоғалуы теориялық түрде Пуазейль теңдеуі негізінде анықталуы мүмкін.
Шынымен де, Бернулли теңдеуіне сай тұрақты қимадағы (w1 = w2) горизонтальды құбыр үшін (z1 = z2) үйкеліс кезінде жоғалған күш:
p1-p2pg=∆ppg=hтр

∆p = pghтр ауыстырған кезде, көлемдік жұмсау және PId24 құбырдың көлденең қимасына Vсек ағынның орташа жылдамдығынан w аламыз:
wPId24=PId4pghтр128ul

Үйкеліске жұмсалған күш жылдамдықты күштен қанша есе көп екендігін көрсететін өлшемді үйкеліс қарсыластығы коэффициенті деп аталады және ол lтр -мен белгіленеді. Ал, 64Re осы өлшемге кіретін қатынасын - гидравликалық үйкеліс коэффициенті немесе үйкеліс коэффициенті деп аталады, оны λ белгісімен белгілейді. Сондықтан,
λ=64Re
және
lтр=λld
Осыған сәйкес, жоғарыдағы теңдеу болуы мүмкін:
hтр=lтрw22g=λld* w22g
немесе ∆ртр үшін (∆p = pghтр екендігі ескере отырып):
∆ртр=λld* pw22
Теңдеу λ=64Re кезінде, ламинарлы қозғалысты (Re2320) орналастыру үшін арналған тәжірибелі мағлұматтармен үйлеседі. Осы шарттарда үйкеліс коэффициені өлшемі құбыр қабырғасының кедір-бұдырлығына байланысты емес.
Домалақ емес қималы құьырлар үшін диаметр орнына эквивалентті dэ диаметрін қоямыз.
λ=BRe
Осы берілген теңдеу турбулентті қозғалыстағы үйкеліске жұмсалған күшті анықтау үшін де қолдануға болады. Бірақ та, осы жағдайдағы үйкеліс коэффициенті мәні турбулентті ағынның күрделігіне байланысты теориялық түрде анықтала алмайды және оған Навье-Стокс теңдеуі орындалмайды. Сондықтан, турбулентті ағындағы λ есептік жолмен анықтау үшін жалпыланған теңдеуді қолданады:
Eu=ARemldq
Тегіс қабырғалы Re=4000-100000 құбырдағы қозғалыстар кезіндегі тәжірибелік деректерді жалпылау нәтижесінде А коэффициентінің келесі сандық мәндері анықталды: A=0,158; m=-0,25; q=1.
Демек, сандық теңдеу түрі мынандай болады:
Eu=0,158Re-0,25ld
Eu = ∆рpw2 мәнін осы теңдеуге қойғанда (∆p = pghтр екендігі ескере отырып):
pghтрpw2 =0,158Re-0,25ld
немесе элементарлы қайта түзілуден кейінгі
hтр =0,316Re-0,25ld* w22g
Соңғы екі теңдеугі сәйкестендіру тегіс қабырғалы құбырдағы турбулентті қозғалыс кезіндегі (Re=4*103-105) үйкеліс коэффициенті жалпыланған тәуелділікпен анықталатынын көрсетеді.
λ=0,316Re-0,25=0.3164Re
Осылайша, турбулентті ағын кезінде үйкеліс коэффициенті жалпы жағдайда сұйықтықтың қозғалысы сипатына ғана емес, құбыр қабырғалары кедір-бұдырлығына да байланысты. 1-суреттен турбулентті режим кезінде λ өлшемі тегіс емес құбырларға теңдеудегі берілгеннен қарағанда жоғары екенін көруге болады. Суретте Re критикалық аймағы жанындағы кішкене аумақта қозғалыс режимі тұрақсыз, λ өлшемін сенімді түрде анықтауға келмейді.
Құбырдың кедір-бұдырлығы абсолютті кедір-бұдырлық ∆ өлшемімен бағаланады. Ол құбырдың ішкі беткейіндегі кедір-бұдырлықтың орташа биіктігімен анықталады. Тәжірибелік деректерде жаңа болат құбырлар үшін ∆ =0,06-0,1 мм; бұрынғы эксплуатациялардағы, бірақ коррозияға қатты ұшырамағандарға ∆ =0,1-0,2 мм; ескі ластанған болатты және шойынға ∆ =0,5-2 мм және ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.