Гидравлика и насосы
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
координат, выражения для напряжения внутреннего трения имеют более сложный вид, отличный от уравнения .
Проекции напряжений внутреннего трения на ось х имеют вид.
т = \i{dwjdx + dwjdzk (t^X = 2\idwjdx.
В напряжении трении [тм, т„, (т„),] первый индекс относится к оси, перпендикулярной плоскости, в которой данное напряжение; второй индекс указывает ось, на которую оно спроецировано. Например, т- проекция на ось х напряжения, действующего в плоскости / 1, перпендикулярной оси з Таким образом, проекции являются касательными напряжениями, действующими В ПЛОСКОСТЯХ, перпендикулярных осям у и г. Проекция представляет собой нормальное напряжение внутреннего трения, действующее вдоль оси х перпендикулярно плоскости yUz; индекс т указывает на то, что это напряжение относится только к трению, в отличие от суммарного нормально™ напряжении, куда входит также напряжение гидростатического давления.
Проекции напряжений внутреннего трения на ось у имеют вид:
Тх> = \i(Swr/Sx + dwjdyy, т^ = \1 (dwjdy 4- Sw^dzl 2\iSwyfSy.
Проекции напряжений внутреннего трения на ось т.
wjdx + dwjdzb T,Z = p(5tvT/fe -f- dwjdyf, (ta), = 2\LdwJdz.
Проекции напряжений на все оси координат можно выразить следующей системой, представляющей собой обобщение закона Ньютона для трехмерного распределения скорости несжимаемой жидкости:
+ dwj/дт, % (trt), = l^dwjdtni,= x; my = y; mL - z.
Несмотря на тo, что система уравнений более точно описывает напряжения внутреннего трения, для анализа влияния сил трения при течении жидкостей в процессах химической технологии чаще используют более простое уравнение . Объяснить это можно тем, что наиболее важные случаи течения (например, различные варианты движения жидкости в тонком слое, граничном с поверхностью твердых стенок) близки к плоско параллельному течению и поэтому с достаточной точностью описываются уравнением.
. Что такое гидравлический удар в трубопроводах? При каких условиях он может возникнуть и к чему привести?
Гидравлический удар - это резкое, мгновенное (ударное) повышение или понижение давления в напорном трубопроводе, по которому движется жидкость (вода), ввиду резкого изменения во времени скорости ее движения. Например, при мгновенном перекрывании трубопровода запорным устройством, мгновенной остановке насосного агрегата, резком изменении внутреннего размера трубопровода с большого на меньший и т.п. Если резкое увеличение давления в трубопроводе превысит допустимую величину, трубопровод или арматура на нем получат порыв или повреждение.
Явление гидравлического удара в водопроводных трубах было известно с самого начала эксплуатации напорных трубопроводов. К тому же на первых водопроводах применяли обычные пробковые краны, которые мгновенно перекрывали поток воды, что вызывало появление гидроудара. Лишь со временем стали использовать более плавные, так называемые вентильные краны и винтовые задвижки. Почти каждый город, в котором был централизованный напорный водопровод, страдал от разрушений труб вследствие действия гидравлического удара. Разработка теории гидравлического удара и создание технических средств борьбы с этим грозным явлением имели большое значение. Нельзя сказать, что гидравлический удар не изучался до Н.Е.Жуковского. Даже в своей итоговой работе по этому вопросу он ссылается на некоторых иностранных и отечественных авторов, которые исследовали гидроудар и сопровождающие его явления. Достаточно вспомнить братьев Монгольфье, швейцарского изобретателя Э. Аргана или М. Бультона. Внес свой вклад в эти исследования и профессор Казанского университета И.С.Громека (1851-1889). Но приоритет Н.Е.Жуковского в этом вопросе бесспорен. Именно он, по инициативе руководства московского водопровода, возглавил проведение в 1897-1898 гг. большого комплекса научных исследований вопроса гидравлического удара на базе Алексеевской водокачки.
Исследования проводились на чугунных трубах диаметром 2, 4 и 6 дюймов, проложенных по поверхности земли на территории водокачки. Они соединялись с трубой главного водовода диаметром 24 дюйма, транспортирующего воду в Москву. При этом с помощью манометров и самописцев изучались давление и гидродинамика в трубах, распределение давления вдоль труб во время быстрого перекрывания трубопроводов заслонкой в конце. Выяснилось, что явление гидравлического удара объясняется возникновением и распространением вдоль труб ударных волн, вызванных сжатием воды и деформацией стенок труб. Благодаря исследованиям, выполненным инженерами Алексеевской водокачки: К.П.Карельских, В.В. Ольденбергером и И.Н. Березовским под руководством Н.Е.Жуковского, удалось создать довольно четкую теорию гидравлического удара и найти средства борьбы с этим явлением (использование воздушных колпаков и пружинных клапанов-гасителей давления).
Н.Е.Жуковский предложил, в частности, формулу для определения минимального времени необходимого для закрывания запорного устройства, чтобы избежать или снизить эффект гидроудара до минимума:
жидкость гидравлический трубопровод насос
Lv
t ? ---------,
75p
где L - длина трубы, сажени;
v - скорость воды, футы/секунду;
р - максимально допустимое давление, атмосферы.
Безусловно, эта формула Жуковского имеет важное практическое значение.
Результаты своих исследований по изучению явления гидравлического удара Н.Е.Жуковский изложил в научной работе, опубликованной в Записках Императорской Академии Наук (1