Простой трубопровод постоянного сечения.
Жидкость по трубопроводу движется благодаря тому, что ее энергия в начале трубопровода больше, чем в конце. Этот перепад уровней энергии может создаваться несколькими способами: работой насоса, разностью уровней жидкости, давлением газа. Рассмотрим простой трубопровод постоянного сечения, который расположен произвольно в пространстве (рис. 6.1), имеет общую длину l и диаметр d, а также содержит ряд местных сопротивлений (вентиль, фильтр и обратный клапан). В начальном сечении трубопровода 1-1 геометрическая высота равна z1 и избыточное давление Р1, а в конечном сечении 2-2 - соответственно z2 и Р2. Скорость потока в этих сечениях вследствие постоянства диаметра трубы одинакова и равна ν. Рис. 6.1. Схема простого трубопровода Запишем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2. Поскольку скорость в обоих сечениях одинакова и α1 = α2, то скоростной напор можно не учитывать. При этом получим
Пьезометрическую высоту, стоящую в левой части уравнения, назовем потребным напором Нпотр. Если же эта пьезометрическая высота задана, то ее называют располагаемым напором Нрасп. Такой напор складывается из геометрической высоты Hпотр, на которую поднимается жидкость, пьезометрической высоты в конце трубопровода и суммы всех потерь напора в трубопроводе. Назовем сумму первых двух слагаемых статическим напором, который представим как некоторую эквивалентную геометрическую высоту а последнее слагаемое Σ h - как степенную функцию расхода Σ h = KQm тогда Hпотр = Hст + KQm где K - величина, называемая сопротивлением трубопровода; Q – расход жидкости; m – показатель степени, который имеет разные значения в зависимости от режима течения.
Для ламинарного течения при замене местных сопротивлений эквивалентными длинами сопротивление трубопровода равно где lрасч = l + lэкв. Численные значения эквивалентных длин lэкв для различных местных сопротивлений обычно находят опытным путем. Для турбулентного течения, используя формулу Вейсбаха-Дарси, и выражая в ней скорость через расход, получаем Чем больше расход Q, который необходимо обеспечить в трубопроводе, тем больше требуется потребный напор Нпотр. При ламинарном течении эта кривая изображается прямой линией (рис.6.2, а), при турбулентном - параболой с показателем степени равном двум (рис.6.2, б). Крутизна кривых потребного напора зависит от сопротивления трубопровода K и возрастает с увеличением длины трубопровода и уменьшением диаметра, а также с увеличением местных гидравлических сопротивлений. Величина статического напора Нст положительна в том случае, когда жидкость движется вверх или в полость с повышенным давлением, и отрицательна при опускании жидкости или движении в полость с пониженным давлением. Точка пересечения кривой потребного напора с осью абсцисс (точка А) определяет расход при движении жидкости самотеком. Потребный напор в этом случае равен нулю.
Параллельное соединение. Такое соединение показано на рис. 6.4, а. Трубопроводы 1, 2 и 3 расположены горизонтально. Рис. 6.4. Параллельное соединение трубопроводов Обозначим полные напоры в точках М и N соответственно HM и HN, расход в основной магистрали (т.е. до разветвления и после слияния) – через Q, а в параллельных трубопроводах через Q1, Q2 и Q3; суммарные потери в этих трубопроводах через Σ1, Σ2 и Σ3. Очевидно, что расход жидкости в основной магистрали Q = Q1 = Q2 = Q3 Выразим потери напора в каждом из трубопроводов через полные напоры в точках М и N: Σ h 1 = HM - HN; Σ h 2 = HM - HN; Σ h 3 = HM - HN Отсюда делаем вывод, что Σ h1 = Σ h2 = Σ h3
т.е. потери напора в параллельных трубопроводах равны между собой. Их можно выразить в общем виде через соответствующие расходы следующим образом Σ h 1 = K 1 Q 1m; Σ h 2 = K 2 Q 2m; Σ h 3 = K 3 Q 3m где K и m - определяются в зависимости от режима течения. Из двух последних уравнений вытекает следующее правило: для построения характеристики параллельного соединения нескольких трубопроводов следует сложить абсциссы (расходы) характеристик этих трубопроводов при одинак. ординатах (Σ h). Следящий гидропривод.
Лопастные трансформаторы. В современной технике применяется большое количество разновидностей гидромашин. Наибольшее распространение получили объемные и лопастные насосы и гидродвигатели. Рабочим органом лопастной машины (трансформатора) является вращающееся рабочее колесо, снабженное лопастями. Энергия от рабочего колеса жидкости (лопастный насос) или от жидкости рабочему колесу (лопастный двигатель) передается путем динамического взаимо-действия лопастей колеса с обтекающей их жидкостью. Рассмотрим подробнее механизм передачи энергии в лопастной гидромашине. При обтекании потоком крылового профиля (например, крыла самолета) на его верхней и нижней поверхностях образуется перепад давления и следовательно, возникает сила Р, которая называется подъемной силой. Аналогично этому возникает подъемная сила на лопатках рабочего колеса лопастной гидромашины при движении их в жидкости.
У лопастного насоса направление момента подъемных сил противоположно направлению вращения рабочего колеса. Преодолевая этот момент при вращении, колесо совершает работу. Для этого к колесу от двигателя подводится энергия, которая, согласно закону сохранения энергии передается жидкости и увеличивает ее удельную энергию. В дальнейшем удельная энергия жидкости частично превращается в тепло из-за трения между слоями жидкости в насосе и, следовательно, теряется частично остается в форме механической удельной энергии, составляя полезный напор насоса. Насос конструируют так чтобы потери энергии быта возможно малыми. У лопастного двигателя (гидротурбины) направление момента подъемных сил совпадает с направлением вращения колеса. Воздей-ствуя на лопатки ж. вращает рабочее колесо, передавая ему энергию. Лопастные насосы бывают одно- и много- ступенчатыми. Одноступенчатые насосы имеют одно рабочее колесо, многоступен-чатые – несколько последовательно соедин. рабочих колес, закреплен-ных на одном валу. У одност. насосов консольного типа рабочее колесо закреплено на конце (консоли) вала. Вал не проходит через область всасывания, что позволяет применить простейшую форму подвода в виде прямоосного конфузора. Насос двустороннего входа имеет раздваивающийся спиральный подвод. Жидкость входит в рабочее колесо с двух сторон двумя потоками. В рабочем колесе эти потоки соединяются и выходят в общий отвод.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|