Физический смысл гидродинамического напора. Виды напора.

Гидродинамический напор H (м) — это энергетическая характеристика движущейся жидкости. Понятие гидродинамического напора в гидравлике имеет фундаментальное значение.

Гидродинамический напор H (рис. 11) определяется по формуле:

(20)

где z — геометрический напор (высота), м; hp — пьезометрический напор (высота), м; hV = V 2/(2g) — скоростной напор, м; V — скорость потока, м/c; g — ускорение свободного падения, м2/с.

Гидродинамический напор, в отличие от гидростатического (см. с. 15), складывается из трёх составляющих. Дополнительная величина hV отражает кинетическую энергию — движение жидкости. Остальные члены — потенциальную энергию. Отсчитывают напор от нулевой горизонтальной плоскости 0-0 (см. рис. 11) в метрах по высоте.

Величина скоростного напора hV может быть рассчитана по V, или же измерена с помощью пьезометра и трубки Питó по разности уровней жидкости (см. рис. 11). У трубки Питó, в отличие от пьезометра, нижняя часть, погружённая в жидкость, обращена против движения потока и откликается не только на давление, но и на скорость.

Потери удельной энергии в потоке жидкости, безусловно, связаны с вязкостью жидкости, но сама вязкость - не единственный фактор, определяющий потери напора. Но можно утверждать, что величина потерь напора почти всегда пропорциональны квадрату средней скорости движения жидкости. Эту гипотезу подтверждают результаты большинства опытных работ и специально поставленных экспериментов. По этой причине потери напора принято исчислять в долях от скоростного напора (удельной кинетической энергии потока). Тогда:

Потери напора принято подразделять на две категории:

потери напора, распределённые вдоль всего канала, по которому перемещается жидкость (трубопровод, канал, русло реки и др.), эти потери пропорциональны длине канала и называются потерями напора по длине сосредоточенные потери напора: потери напора на локальной длине потока (достаточно малой по сравнению с протяжённостью всего потока). Этот вид потерь во многом зависит от особенностей преобразования параметров потока (скоростей, формы линий тока и др.). Как правило, видов таких потерь довольно много и их расположение по длине потока зачастую далеко не закономерно. Такие потери напора называют местными потерями или потерями напора на местных гидравлических сопротивлениях. Это вид потерь напора также принято исчислять в долях от скоростного напора Тогда полные потери напора можно представить собой как сумму всех видов потерь напора:

Оценка величины местных потерь напора практически всегда базируются на результатах экспериментов, по результатам таких экспериментов определяются величины коэффициентов потерь. Для вычисления потерь напора по длине имеются более или менее надёжные теоретические предпосылки, позволяющие вычислять потери с помощью привычных формул.

Виды напоров

Комбинированный напор, как показала практика, имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами напоров значительно сокращаются потери мощности во фрикционе главной лебедки или иа трение в грунте, увеличивается режущее усилие на зубьях ковша, экскаватор при той же мощности двигателя может работать с ковшом большей емкости, повышается производительность экскаватора. По соотношению видов напора различают длинные и короткие трубопроводы.  

 

Движущиеся газы обладают потенциальной и кинетической энергией. В механике газов эту энергию выражают напором, который может измеряться в килограммах на квадратный метр, в миллиметрах водяного столба, в ньютонах на квадратный метр (1 мм вод. ст.— = 9, 806 н1м ). Различают следующие четыре вида напора статический или пьезометрический, геометрический, скоростной или динамический, потерянный.

Потерянный напор — это напор, затрачиваемый на разного рода сопротивления, представляющий собой энергию, переходящую необратимо в теплоту от трения и ударов газа о стенки. Этот вид напора возникает только при движении газов. При движении газа один вид напора может переходить в другой, с учетом потерь напора их сумма остается величиной постоянной. Это положение называется законом Бернулли и формулируется так при установившемся движении реального газа или жидкости сумма геометрического, скоростного, статического и потерянного напоров есть величина постоянная.

Различают следующие виды напоров пьезометрический, скоростной и геометрический.   В этом уравнении отдельные виды напоров — положения, давления п скоростной — выражены в кГ/дг или мм вод. ст. Обобщенное уравнение Бернулли Виды напоров. Основной характеристикой движущейся жидкости служит так называемое обобщенное уравнение Бернулли, которое выражает энергию (удельную) движущейся жидкости. В изучаемых здесь процессах интерес представляют следующие виды энергии движущейся жидкости внутренняя ее энергия, кинетическая энергия, энергия давления и энергия положения. Энергию движущегося тела относят к 1 ж или 1 кг и измеряют в дж м или дж/кг. Если внутренняя энергия 1 кг составляет и дж кг, а плотность — р, то внутренняя энергия 1 ж составит и = ир. Кинетическая энергия 1 кг.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: