Практическая работа № 21 Решение задач на определение потери давления.

Задание 1. Письменно ответить на вопросы

1. Сделайте рисунок правильного расположения трубки Пито

2. Чем вызваны линейные потери

3. Какой прибор изпользуентся для измерения расхода жидкости

4. Гидравлическое сопротивление это

5. На какие виды делятся гидравлические сопротивления?

6. По какой формуле определяется коэффициент гидравлического трения для ламинарного режима при Re < 2300?

7. С помощью какой формулы определяются потери напора

8. С помощью чего определяется режим движения жидкости?

9. Показание уровня жидкости в трубке Пито отражает

10. Чем вызваны местные потери энергии вызваны

11. Что используется для измерения скорости потока

12. Что является источником потерь энергии движущейся жидкости?

13. Влияет ли режим движения жидкости на гидравлическое сопротивление

14. По какой формуле определяется потери напора?

15. Для чего служит формула Вейсбаха-Дарси?

16. Что является основной причиной потери напора в местных гидравлических сопротивлениях

Задачи 2. Решение задач

Задача 1. Определить, какой степени средней скорости пропорциональны потери по длине в каждой из зон сопротивления.

Задача 2. Определить потери давления на трение Δр_тр в стальной трубе квадратного сечения. Длина трубы l = 1м, диаметр 0,14м, средняя скорость движения воды v = 4 м/с, температура воды 20 ⁰С.

Справочные данные

- плотность воды ρ = 998,2 кг/м³;

- абсолютная эквивалентная шероховатость k_э = 0,05 мм;

- кинематический коэффициент вязкости  ν = 1,01´10^-6 м²/с.

Задача 3. Определить потери напора и гидравлический уклон при подаче воды со скоростью v = 0,3 м/с через умеренно заржавленную стальную трубку диаметром d = 55 мм и длиной l = 65 м при температуре воды 10 ⁰С.

Справочные данные

- кинематический коэффициент вязкости ν = 1,31´10^-6 м²/с;

- абсолютная эквивалентная шероховатость k_э = 0,45 мм.

Методические указания к решению задач

Задача. Вода течет по трубе, причем за единицу времени через поперечное сечение трубы протекает объем воды V_t =200 см³/с. Динамическая вязкость воды η =0,001 Па·с. При каком предельном значении диаметра D трубы движение воды остается ламинарным? (См. условие предыдущей задачи: Считая, что ламинарность движения жидкости (или газа) в цилиндрической трубе сохраняется при числе Рейнольдса Re ≤ 3000 (если при вычислении Re в качестве величины D взять диаметр трубы), показать, что условия задачи соответствуют ламинарному движению. Кинематическая вязкость газа ν = 1,33·10^-6 м²/с)

Дано:

Решение:

Характер движения жидкости (газа) определяется безразмерным числом Рейнольдса

 где D — величина, характеризующая линейные размеры тела, обте­каемого жидкостью (газом), 

v — скорость течения,

ρ — плотность,

η — динамическая вязкость.

Критическое значение числа Рейнольдса, определяющее переход от ламинарного движения к турбулентному, различно для тел разной формы.

Объем воды, протекающий через поперечное сечение трубы в единицу времени V_t = Sv,

где площадь сечения

Тогда скорость воды

Условие ламинарности

Предельный диаметр трубы, при котором выполняется условие  ламинарности

Ответ:

Задача 2. Определить потери давления на трение Δр_тр в стальной трубе квадратного сечения. Длина трубы l = 80 м, площадь живого сечения w = 2,25×10^-2 м2, средняя скорость движения воды v = 5 м/с, температура воды 20 ⁰С.

Справочные данные

- плотность воды ρ = 998,2 кг/м³;

- абсолютная эквивалентная шероховатость k_э = 0,05 мм;

- кинематический коэффициент вязкости  ν = 1,01´10^-6 м²/с.

Решение

1) Потери давления на трение определяем по формуле Дарси-Вейсбаха:

Диаметр эквивалентный d_экв равен отношение четырёх площадей живого сечения потока w к смоченному периметру χ. Для трубопровода квадратного сечения со стороной а диаметр эквивалентный равен:

Задача 3. Определить потери напора и гидравлический уклон при подаче воды со скоростью v = 0,2 м/с через умеренно заржавленную стальную трубку диаметром d = 50 мм и длиной l = 60 м при температуре воды 10 ⁰С.

Справочные данные

- кинематический коэффициент вязкости ν = 1,31´10^-6 м²/с;

- абсолютная эквивалентная шероховатость k_э = 0,45 мм.

Задача 4. Поток в трубе находится в квадратичной зоне сопротивления. Как изменятся потери по длине в этой трубе, если расход в ней увеличить в два раза?

Задача 5. Отрезок трубы внутренним диаметром d₁=100 мм был заменен отрезком трубы такой же длины, но внутренним диаметром d₂, в 2 раза меньшим: d₂=50 мм.