Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр
Некоторые физические свойства жидкости (плотность, удельный вес, давление)
Плотность и удельный вес. Масса единицы объема жидкости называется плотностью и обозначается через 
:
,где 
- масса жидкости; 
- объем жидкости.
В единице СИ плотность измеряется в кг/м3.
Вес единицы объема жидкости называется удельным весом и обозначается через 
, т. е.
.В единице СИ удельный вес измеряется в н/м3.
Плотность газов с большей или меньшей степенью точности может быть рассчитана на основе уравнения состояния для идеальных газов:
,
где 
- давление, н/м2; 
- температура, К; 
- масса 1 кмоль газа,кг/кмоль;
- универсальная газовая постоянная, равная 8314дж/(кмоль·град).
Давление.
Отношение 
представляет собой среднее гидростатическое давление, а предел этого отношения при 
носит название напряжения гидростатического давления или просто давления в данной точке:
.
Из определения давления следует, что его единица в СИ выражается в н/м2 (Па).
В расчетах давление часто выражают в физических и технических атмосферах или в единицах высоты 
столба манометрической жидкости (воды, ртути и др.).
Приборы для измерения давления (манометры или вакуумметры) показывают не абсолютное давление 
внутри замкнутого объема, а разность между абсолютным и атмосферным, или барометрическим, давлением 
. Эту разность называют избыточным давлением 
, если давление в объеме превышает атмосферное, и разрежением 
, если оно ниже атмосферного. Таким образом
|
|
|
и 
.
Дифференциальные уравнения равновесия жидкости Эйлера
Система дифференциальных уравнений Эйлера для равновесия жидкости устанавливает связь между параметрами, влияющими на состояние равновесия. В неподвижной жидкости действуют силы давления и тяжести.
Принимаем, что 
; G - сила тяжести, направлена противоположно оси z.
.
Используя основной принцип статики, записываем сумму проекций сил на оси координат:
. 
- система дифференциальных уравнений Эйлера,
где 
- удельный вес (вес единицы объема).
Значение давления по осям х и y не меняется 
Гидродинамика. Внутренняя и внешняя задача гидродинамики. Основные характеристики движения жидкости: расход, средняя скорость, режим движения, гидравлический радиус и эквивалентный диаметр
Внутренняя задачасвязана с анализом движения жидкостей внутри каналов и труб.
Внешняя задача связана с изучением закономерностей обтекания жидкостями различных тел (при механическом перемешивании, осаждении твёрдых частиц в жидкости и т.п.)
Массовый расход М кг/с - масса жидкости, проходящая за единицу времени через поперечное сечение потока. Капельная жидкость может занимать только часть сечения канала, трубопровода.
|
|
|
Объемный расходVc м3/с - объем жидкости, проходящей в единицу времени через поперечное сечение потока.
.
Средняя линейная скорость 
.
Скорость в разных точках сечения потока не одинакова: у стенки она равна нулю, а по оси максимальна.
Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр
Основной характеристикой каналов не круглого и сложного сечения (сложной конфигурации) является гидравлический радиус rг или (чаще) эквивалентный диаметр dэ.
, где 
- площадь поперечного сечения потока; 
- смоченный периметр.
Гидравлический радиус для трубы круглого сечения:
.
Для трубы прямоугольного сечения со сторонами 
и 
гидравлический радиус равен 
, а эквивалентный диаметр 
.
Режим течения жидкости может быть ламинарным, переходным и турбулентным. Характеристикой режима течения является критерий Рейнольдса 
:
или 
.
Ламинарный (струйный) режим - слои жидкости не перемешиваются. Имеет место для прямых гладких труб при 
.
Турбулентный режим - полное перемешивание слоев при 
(для прямых гладких труб).
Переходный режим существует при 
.
Режим развитой турбулентности существует при 
.
От режима движения зависит гидравлическое сопротивление трубопроводов и аппаратов и связанные с ним энергозатраты, а также скорость тепло - и массопередачи и размеры оборудования.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1187; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!