Презентация - Калинин А.В., Лушкин И.А. Гидравлика
Подождите немного. Документ загружается.
Кавитация
Кавитация
На
На
участках
участках
многих
многих
местных
местных
сопротивлений
сопротивлений
скорости
скорости
потока
потока
резко
резко
возрастают
возрастают
,
,
в
в
результате
результате
чего
чего
давление
давление
уменьшается
уменьшается
.
.
Если
Если
давление
давление
становится
становится
ниже
ниже
давления
давления
насыщенных
насыщенных
паров
паров
жидкости
жидкости
,
,
возникает
возникает
кавитация
кавитация
.
.
Источником
Источником
кавитации
кавитации
являются
являются
пузырьки
пузырьки
газа
газа
и
и
пара
пара
,
,
которые
которые
выделяются
выделяются
в
в
сечении
сечении
с
с
пониженным
пониженным
давлением
давлением
.
.
Попадая
Попадая
в
в
сечение
сечение
с
с
нормальным
нормальным
давлением
давлением
,
,
пузырьки
пузырьки
мгновенно
мгновенно
исчезают
исчезают
под
под
действием
действием
повышенного
повышенного
давления
давления
.
.
В
В
месте
месте
исчезновения
исчезновения
пузырьков
пузырьков
давление
давление
резко
резко
увеличивается
увеличивается
,
,
повышается
повышается
температура
температура
.
.
Кавитация
Кавитация
неблагоприятно
неблагоприятно
отражается
отражается
на
на
работе
работе
оборудования
оборудования
,
,
т
т
.
.
к
к
.
.
возникает
возникает
вибрация
вибрация
,
,
шум
шум
,
,
эрозия
эрозия
металла
металла
.
.
Кавитационные
Кавитационные
свойства
свойства
местных
местных
сопротивлений
сопротивлений
оцениваются
оцениваются
по
по
критическому
критическому
значению
значению
числа
числа
кавитации
кавитации
.
.
1 кр
2
м
2( )
p
p
k
−
=
ρυ
где
где
–
–
давление
давление
насыщенных
насыщенных
паров
паров
жидкости
жидкости
.
.
кр н.п.
p
p
=
Предельно
Предельно
допустимая
допустимая
скорость
скорость
в
в
трубопроводе
трубопроводе
перед
перед
местным
местным
сопротивлением
сопротивлением
определяют
определяют
по
по
формуле
формуле
1 н.п.
кр
кр
2
p
p
k
−
υ≤
ρ
Необходимо
Необходимо
выполнение
выполнение
условия
условия
мкр
υ
≤υ
Истечение
Истечение
жидкостей
жидкостей
из
из
отверстия
отверстия
в
в
тонкой
тонкой
стенке
стенке
Отверстием
Отверстием
в
в
тонкой
тонкой
стенке
стенке
называется
называется
отверстие
отверстие
,
,
толщина
толщина
стенок
стенок
которого
которого
составляет
составляет
не
не
более
более
1/4
1/4
диаметра
диаметра
.
.
const
p
0
1
1
0
0
C
C
d
c
p
атм
H
0
z
1
d
0
Степень
Степень
сжатия
сжатия
струи
струи
оценивается
оценивается
коэффициентом
коэффициентом
со
SS
ε
=
Для
Для
плоскости
плоскости
сравнения
сравнения
,
,
проведенной
проведенной
относительно
относительно
оси
оси
отверстия
отверстия
,
,
запишем
запишем
уравнение
уравнение
Бернулли
Бернулли
для
для
движения
движения
жидкости
жидкости
от
от
свободной
свободной
поверхности
поверхности
,
,
где
где
скорость
скорость
можно
можно
принять
принять
равной
равной
нулю
нулю
,
,
до
до
сечения
сечения
С
С
-
-
С
С
22
0
0
22
cc c
o
pp
H
gg g g
α
υυ
+=+ +ξ
ρρ
Скорость
Скорость
истечения
истечения
0
1
22
c
gH gHυ= =ϕ
α+ς
где
где
φ
φ
–
–
коэффициент
коэффициент
скорости
скорости
формула
формула
Торричелли
Торричелли
Расход
Расход
через
через
сжатое
сжатое
сечение
сечение
0
2QS
g
H=μ
где
где
μ
μ
–
–
коэффициент
коэффициент
расхода
расхода
.
.
Зависимость
Зависимость
коэффициентов
коэффициентов
истечения
истечения
от
от
числа
числа
Рейнольдса
Рейнольдса
μ, φ, ε
Re
φ
ε
μ
При
При
истечении
истечении
вязких
вязких
жидкостей
жидкостей
(
(
например
например
,
,
дизельного
дизельного
топлива
топлива
через
через
форсунки
форсунки
)
)
или
или
при
при
истечении
истечении
с
с
небольшими
небольшими
скоростями
скоростями
маловязких
маловязких
жидкостей
жидкостей
(
(
при
при
малых
малых
числах
числах
Рейнольдса
Рейнольдса
)
)
будет
будет
проявляться
проявляться
зависимость
зависимость
величин
величин
коэффициентов
коэффициентов
истечения
истечения
μ
μ
,
,
φ
φ
,
,
ε
ε
от
от
Re
Re
R
R
R
R
C
C
C
C
H
0
H
0
Коэффициент
Коэффициент
сжатия
сжатия
уменьшается
уменьшается
вследствие
вследствие
увеличения
увеличения
радиусов
радиусов
кривизны
кривизны
поверхности
поверхности
струи
струи
на
на
её
её
участке
участке
от
от
кромки
кромки
до
до
сжатого
сжатого
сечения
сечения
С
С
-
-
С
С
.
.
При
При
Re
Re
→
→
∞
∞
значения
значения
коэффициентов
коэффициентов
φ
φ
и
и
ε
ε
приближаются
приближаются
к
к
значениям
значениям
,
,
соответствующим
соответствующим
истечению
истечению
идеальной
идеальной
жидкости
жидкости
(
(
φ
φ
= 1,
= 1,
ε
ε
= 0,6).
= 0,6).
Истечение
Истечение
из
из
насадков
насадков
Насадком
Насадком
называется
называется
короткая
короткая
труба
труба
длиной
длиной
от
от
3
3
до
до
5
5
его
его
диаметров
диаметров
,
,
присоединенная
присоединенная
к
к
отверстию
отверстию
.
.
При
При
расчете
расчете
насадков
насадков
потерями
потерями
напора
напора
по
по
длине
длине
обычно
обычно
пренебрегают
пренебрегают
.
.
H
0
C
C
B
B
Если
Если
резервуар
резервуар
открыт
открыт
,
,
а
а
истечение
истечение
происходит
происходит
в
в
атмосферу
атмосферу
,
,
то
то
расход
расход
можно
можно
определить
определить
по
по
той
той
же
же
формуле
формуле
,
,
что
что
и
и
для
для
отверстия
отверстия
0
2
н
QS gH=μ
Истечение
Истечение
через
через
насадок
насадок
,
,
при
при
котором
котором
струя
струя
полностью
полностью
заполняет
заполняет
все
все
пространство
пространство
насадка
насадка
,
,
называется
называется
истечением
истечением
без
без
отрыва
отрыва
.
.
Практическое
Практическое
применение
применение
законов
законов
гидравлики
гидравлики
Расчет
Расчет
короткого
короткого
трубопровода
трубопровода
Коротким
Коротким
считается
считается
трубопровод
трубопровод
,
,
в
в
котором
котором
потери
потери
на
на
местных
местных
сопротивлениях
сопротивлениях
превышают
превышают
5%
5%
от
от
общих
общих
потерь
потерь
.
.
К
К
коротким
коротким
относятся
относятся
системы
системы
водоснабжения
водоснабжения
,
,
водоотведения
водоотведения
,
,
горячего
горячего
водоснабжения
водоснабжения
внутри
внутри
зданий
зданий
Схема
Схема
водоснабжения
водоснабжения
этажа
этажа
Схема
Схема
водоснабжения
водоснабжения
коттеджей
коттеджей
Расчет
Расчет
короткого
короткого
трубопровода
трубопровода
Целью
Целью
расчета
расчета
короткого
короткого
трубопровода
трубопровода
может
может
быть
быть
определение
определение
напора
напора
или
или
давления
давления
в
в
начале
начале
трубопровода
трубопровода
,
,
потерь
потерь
напора
напора
или
или
потерь
потерь
давления
давления
,
,
а
а
также
также
определение
определение
расхода
расхода
или
или
диаметра
диаметра
трубопровода
трубопровода
при
при
известном
известном
напоре
напоре
в
в
его
его
начале
начале
.
.
При
При
расчете
расчете
напора
напора
в
в
начале
начале
короткого
короткого
трубопровода
трубопровода
должны
должны
быть
быть
заданы
заданы
:
:
•
•
напор
напор
или
или
давление
давление
в
в
конце
конце
трубопровода
трубопровода
;
;
•
•
расход
расход
•
•
диаметр
диаметр
и
и
длина
длина
трубопровода
трубопровода
.
.
При
При
расчете
расчете
напора
напора
в
в
конце
конце
короткого
короткого
трубопровода
трубопровода
должны
должны
быть
быть
заданы
заданы
:
:
•
•
напор
напор
или
или
давление
давление
в
в
начале
начале
трубопровода
трубопровода
;
;
•
•
расход
расход
;
;
•
•
диаметр
диаметр
и
и
длина
длина
трубопровода
трубопровода
.
.
Если
Если
целью
целью
расчета
расчета
является
является
определение
определение
расхода
расхода
трубопровода
трубопровода
,
,
то
то
должны
должны
быть
быть
заданы
заданы
:
:
•
•
напор
напор
или
или
давление
давление
в
в
начале
начале
и
и
в
в
конце
конце
трубопровода
трубопровода
;
;
•
•
диаметр
диаметр
и
и
длина
длина
трубопровода
трубопровода
.
.
Расчет
Расчет
короткого
короткого
трубопровода
трубопровода
Расчет
Расчет
необходимо
необходимо
начать
начать
с
с
определения
определения
формы
формы
записи
записи
уравнения
уравнения
Бернулли
Бернулли
.
.
Для
Для
расчета
расчета
систем
систем
водоснабжения
водоснабжения
и
и
водоотведения
водоотведения
обычно
обычно
применяется
применяется
уравнение
уравнение
Бернулли
Бернулли
в
в
форме
форме
напоров
напоров
:
:
Расчет
Расчет
трубопровода
трубопровода
фактически
фактически
сводится
сводится
к
к
расчету
расчету
потерь
потерь
–
–
местных
местных
и
и
по
по
длине
длине
.
.
В
В
коротком
коротком
трубопроводе
трубопроводе
потери
потери
напора
напора
по
по
длине
длине
определяются
определяются
по
по
формуле
формуле
:
:
w
h
gg
p
z
gg
p
z +
υα
+
ρ
+=
υα
+
ρ
+
22
ср
2
22
2
2
ср
2
11
1
1
.
2
2
ср
дл
gd
l
h
υ
λ=
При
При
неизвестном
неизвестном
расходе
расходе
:
:
–
–
для
для
ламинарного
ламинарного
режима
режима
коэффициент
коэффициент
гидравлического
гидравлического
трения
трения
определяется
определяется
по
по
формуле
формуле
:
:
Re
64
=λ
–
–
для
для
турбулентного
турбулентного
режима
режима
коэффициент
коэффициент
гидравлического
гидравлического
трения
трения
рассчитывается
рассчитывается
по
по
формуле
формуле
:
:
25,0
э
11,0
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
⋅=λ
d
k
Расчет
Расчет
короткого
короткого
трубопровода
трубопровода
Потери
Потери
напора
напора
на
на
местном
местном
сопротивлении
сопротивлении
при
при
турбулентном
турбулентном
режиме
режиме
определяются
определяются
по
по
формуле
формуле
:
:
,
2
2
ср
м
g
h
υ
ξ=
Если
Если
режим
режим
движения
движения
ламинарный
ламинарный
,
,
то
то
потери
потери
напора
напора
на
на
местном
местном
сопротивлении
сопротивлении
определяются
определяются
по
по
формуле
формуле
:
:
gd
l
h
э
2
2
ср
м
υ
λ=
где
где
l
l
–
–
эквивалентная
эквивалентная
длина
длина
,
,
определяемая
определяемая
по
по
таблицам
таблицам
в
в
зависимости
зависимости
от
от
вида
вида
местного
местного
сопротивления
сопротивления
Полный
Полный
напор
напор
в
в
начальном
начальном
сечении
сечении
трубопровода
трубопровода
определяется
определяется
по
по
формуле
формуле
:
:
gg
p
zH
2
ср
2
11
1
11
υα
+
ρ
+=
Величина
Величина
пьезометрического
пьезометрического
напора
напора
будет
будет
меньше
меньше
полного
полного
напора
напора
на
на
величину
величину
скоростного
скоростного
напора
напора
:
:
g
HH
p
2
ср
2
11
11
υα
−=
Расчет
Расчет
короткого
короткого
трубопровода
трубопровода
Следующее
Следующее
сечение
сечение
выбирается
выбирается
в
в
конце
конце
прямого
прямого
участка
участка
трубы
трубы
перед
перед
или
или
в
в
месте
месте
расположения
расположения
следующего
следующего
сопротивления
сопротивления
2дл112 −
−
=
hHH
где
где
–
–
потери
потери
по
по
длине
длине
между
между
первым
первым
и
и
вторым
вторым
сечениями
сечениями
.
.
21дл −
h
Пьезометрический
Пьезометрический
напор
напор
во
во
втором
втором
сечении
сечении
будет
будет
меньше
меньше
полного
полного
напора
напора
на
на
величину
величину
скоростного
скоростного
напора
напора
:
:
g
HH
p
2
2
ср22
222
υα
α−=
Для
Для
упрощения
упрощения
расчета
расчета
необходимо
необходимо
помнить
помнить
,
,
что
что
при
при
равномерном
равномерном
движении
движении
жидкости
жидкости
линия
линия
пьезометрического
пьезометрического
напора
напора
параллельна
параллельна
линии
линии
полного
полного
напора
напора
.
.
Таким
Таким
образом
образом
,
,
последовательно
последовательно
строятся
строятся
линии
линии
полного
полного
и
и
пьезометрического
пьезометрического
напоров
напоров
по
по
всей
всей
длине
длине
трубопровода
трубопровода
.
.