Tlakové ztráty na lokálních odporech.

Všechny ztráty hydraulické energie se dělí na dva typy: ztráty třením po délce potrubí (diskutované v odstavcích 4.3 a 4.4) a místní ztráty způsobené takovými prvky potrubí, ve kterých v důsledku změny velikosti nebo konfigurace kanálu dochází ke změně rychlosti proudění, proudění se odděluje od stěn kanálu a dochází k vytváření víru.

Nejjednodušší lokální hydraulické odpory lze rozdělit na rozšíření, zúžení a zákruty kanálu, z nichž každé může být náhlé nebo pozvolné. Složitější případy lokálního odporu jsou kombinace nebo kombinace nejjednodušších uvedených odporů.

Uvažujme nejjednodušší místní odpory v režimu turbulentního proudění v potrubí.

1. Náhlé rozšíření koryta. Ztráta tlaku (energie) při náhlé expanzi kanálu se vynakládá na vytváření vírů spojených s oddělováním proudu od stěn, tedy k udržení kontinuálního rotačního pohybu kapalných hmot s jejich neustálým obnovováním.

2. Postupné rozšiřování kanálu. Postupně se rozšiřující potrubí se nazývá difuzor (obr. 4.10). Proudění rychlosti v difuzoru je doprovázeno jeho snižováním a zvyšováním tlaku a následně přeměnou kinetické energie kapaliny na energii tlakovou. V difuzoru, stejně jako při náhlé expanzi kanálu, dochází k oddělení hlavního proudu od stěny a vzniku víru. Intenzita těchto jevů roste s rostoucím úhlem roztažení difuzoru α.

Kromě toho má difuzor také obvyklé ztráty trnů, podobné těm, které se vyskytují u potrubí konstantního průřezu. Celková tlaková ztráta v difuzoru se považuje za součet dvou členů:

odkud lze koeficient odporu difuzoru vyjádřit vzorcem

3. Náhlé zúžení kanálu. V tomto případě je ztráta tlaku způsobena třením proudění při vstupu do užšího potrubí a vírovými ztrátami, které vznikají v prstencovém prostoru kolem zúžené části proudění (obr. 4.12).

kde koeficient odporu zúžení je určen semiempirickým vzorcem I.E. Idelchika:

4. Postupné zužování kanálu. Tento lokální odpor je kuželová sbíhající se trubka tzv matoucí (obr. 4.13). Proudění kapaliny v konfuzoru je doprovázeno zvýšením rychlosti a poklesem tlaku. V konfuzoru jsou pouze ztráty třením

kde součinitel odporu konfuzoru je určen vzorcem

5. Náhlý ohyb v potrubí (koleno) ). Tento typ lokálního odporu (obr. 4.15) způsobuje značné energetické ztráty, protože dochází v něm k separaci proudění a tvorbě víru a čím větší je úhel δ, tím větší jsou ztráty. Tlaková ztráta se vypočítá pomocí vzorce

kde ζ _počítat je součinitel odporu kruhového ohybu, který se určí z grafu v závislosti na úhlu ohybu δ (obr. 4.16).

Ztráta tlaku v koleni je určena jako

6. Postupné otáčení trubky (zaoblený loket nebo ohyb). Hladkost obratu výrazně snižuje intenzitu tvorby víru, a tedy i odpor vývodu oproti lokti. Tento pokles je tím větší, čím větší je relativní poloměr zakřivení ohybu R/d Obr.4.17). Součinitel odporu větve ζ _otv záleží na postoji R/d, úhel δ, stejně jako tvar průřezu trubky.

15.Hydraulický ráz v hydraulickém vedení. Důvody jeho výskytu a způsoby boje s ním. Hydraulický ráz je náhlé zvýšení tlaku, ke kterému dochází v tlakovém potrubí při náhlém zpomalení toku pracovní kapaliny. Tento proces je velmi rychlý a vyznačuje se střídáním prudkých nárůstů a poklesů tlaku, což je spojeno s pružnými deformacemi kapaliny a stěn potrubí. K vodnímu rázu dochází nejčastěji při náhlém otevření nebo zavření kohoutku nebo jiného zařízení s regulací průtoku.

Necháme na konci potrubí, kterým se kapalina pohybuje rychlostí υ, kohoutek byl okamžitě uzavřen (obr. 6.10, a).

V tomto případě bude rychlost částic, které narážejí na kohout, utlumena a jejich kinetická energie se přemění na práci deformace stěn potrubí a kapaliny. V tomto případě jsou stěny potrubí nataženy a kapalina je stlačována v souladu se zvýšením tlaku o hodnotu Δ P_ud, což se nazývá náraz. Oblast (sekce) n — n), při které dochází ke zvýšení tlaku, se nazývá rázová vlna. Rázová vlna se šíří doprava rychlostí c, která se nazývá rychlost rázové vlny.

Když rázová vlna dosáhne zásobníku, kapalina se zastaví a stlačí v potrubí a stěny potrubí se napnou. Nárůst rázového tlaku se rozšíří po celé délce potrubí.

Potom při působení tlakového rozdílu Δ P_ud kapalné částice budou proudit z potrubí do nádrže a tento tok začne z části přímo sousedící s nádrží. Nyní sekce nn se stejnou rychlostí přesune zpět k jeřábu czanechávající za sebou vyrovnaný tlak P

Předpokládá se, že kapalina a stěny potrubí jsou elastické, takže se vrátí do předchozího stavu odpovídajícímu tlaku P. Deformační práce se zcela přemění na kinetickou energii a kapalina v potrubí získá počáteční rychlost υ, ale nyní nasměrován opačným směrem.

Při této rychlosti má celý objem kapaliny tendenci se odtrhnout od kohoutku, což má za následek negativní rázovou vlnu pod tlakem. P — Δ P_ud, který je směrován z kohoutku do nádrže rychlostí c, zanechávající za sebou stlačené stěny potrubí a expandovanou kapalinu, která je způsobena poklesem tlaku (obr. 6.10, d). Kinetická energie kapaliny se opět přemění na deformační práci, ale opačného znaménka.

Stav potrubí v okamžiku příchodu záporné rázové vlny do nádrže je znázorněn na obr. 6.10, např. Obr. Stejně jako v případě znázorněném na obr. 6.10, b, není v rovnováze. Na obr. 6.10, f, je znázorněn proces vyrovnávání tlaku v potrubí a nádrži, doprovázený vznikem pohybu tekutiny rychlostí υ.

Je zřejmé, že jakmile se rázová vlna odrazí od nádrže pod tlakem Δ P _ud dosáhne kohoutku, nastane situace, která již existovala v okamžiku uzavření kohoutku. Celý cyklus vodního rázu se bude opakovat.

16. Kavitační jevy. Příčiny kavitace a metody boje proti ní. V některých případech, když se tekutina pohybuje v uzavřených kanálech, dochází k jevu, který je spojen se změnou agregovaného stavu tekutiny, tzn. přeměnou na páru s uvolněním plynů v ní rozpuštěných z kapaliny.

Tento jev lze názorně demonstrovat pomocí jednoduchého zařízení sestávajícího z potrubí, v jehož samostatné části je instalována průhledná Venturiho trubice (obr. 4.2). Voda pod tlakem se pohybuje ze sekce 1-1 přes sekci 2-2 do oddílu 3-3. Jak je vidět z obrázku, sekce 2-2 má menší průměr. Rychlost proudění tekutiny v potrubí lze měnit např. nastavením za řezem 3-3 klepnout.

Rýže. 4.2. Schéma trubice pro demonstraci kavitace

Při nízkých rychlostech nedochází k žádným viditelným změnám v pohybu kapaliny. Se zvýšením rychlosti pohybu tekutiny v úzké části Venturiho trubice 2-2 objeví se zřetelná zóna s tvorbou plynových bublin. Vzniká lokální varná oblast, tzn. tvorba páry s uvolňováním plynu rozpuštěného ve vodě. Dále, když se kapalina přiblíží k sekci 3-3 tento jev mizí.

Tento jev je způsoben následujícím. Je známo, že když se kapalné nebo plynné médium pohybuje, tlak v něm klesá. Navíc, čím vyšší je rychlost pohybu média, tím nižší je tlak v něm. Proto, když tekutina protéká místním zúžením 2-2, podle rovnice kontinuity proudění se rychlost zvyšuje při současném poklesu tlaku v tomto místě. Pokud absolutní tlak dosáhne hodnoty rovné tlaku nasycených par kapaliny při dané teplotě nebo hodnoty rovné tlaku, při kterém z ní začíná uvolňování rozpustných plynů, pak je pozorováno intenzivní odpařování (var) a uvolňování plynů v tomto bodě toku. Tento jev se nazývá kavitace.

S dalším pohybem kapaliny směrem k sekci 3-3, bublinky zmizí, tzn. dochází k prudkému poklesu jejich velikosti. V době, kdy bublina mizí (kolabuje), v místě jejího kolapsu dochází k prudkému nárůstu tlaku, který se přenáší na sousední objemy kapaliny a přes ně na stěny potrubí. K vibracím tedy dochází z tak četných místních zvýšení tlaku (vodní ráz).

To znamená, že kavitace – jedná se o lokální narušení kontinuity proudění s tvorbou parních a plynových bublin (dutin), způsobené lokálním poklesem tlaku v proudění.

Kavitace je obecně nežádoucí jev a neměla by být povolena v potrubích a jiných prvcích hydraulických systémů. Kavitace se vyskytuje v kohoutcích, ventilech, šoupátcích, tryskách atd.

V hydraulických strojích (čerpadla a hydraulické turbíny) může docházet ke kavitaci, čímž se snižuje jejich účinnost a při delším vystavení kavitaci dochází ke zničení dílů vystavených vibracím. Kromě toho jsou stěny potrubí zničeny, jejich průchodnost je snížena v důsledku snížení otevřeného průřezu potrubí.

Lokální odpor je aerodynamický odpor soustředěný do jednoho místa na krátkém úseku vzduchovodu (T-kus, ohyb, změna průřezu, rozdělovač vzduchu, uzavírací a regulační ventil).

V lokálních odporech vždy dochází k restrukturalizaci rychlostních polí a vzniku vírů na hranicích toků. Udržení rotace vírů vyžaduje energetický výdej, proto je průchod lokálního odporu doprovázen ztrátou tlaku. Víry začínají v určité vzdálenosti od místních odporů a vyrovnávají se v určité vzdálenosti po místním odporu (2-3 ráže). V celém tomto úseku dochází k tlakovým ztrátám v důsledku tření, ale pro usnadnění výpočtu jsou tlakové ztráty způsobené místními odpory považovány za koncentrované (na jednom místě).

Tlakové ztráty v důsledku lokálních odporů jsou pro některé jednotlivé případy stanoveny analyticky. Častěji se používají experimentální data. Tlakové ztráty jsou úměrné dynamickému tlaku vzduchu v potrubí.

– lokální součinitel odporu, bezrozměrná veličina.

– podíl tlakových ztrát na daném odporu vztažený k dynamickému tlaku.

Tlakové ztráty se určují jako zlomek dynamického tlaku. Hodnoty jsou přijímány v širokých mezích. Při nízkých rychlostech mohou být hodnoty v řádu několika desítek nebo stovek.

Někdy ve větvi odpaliště má znak zápornou hodnotu: zvýšení měrné energie toku ve větvi v důsledku jeho vyvržení hlavním tokem. Při výpočtech je třeba vzít v úvahu znaménko. označuje oblast s nižší spotřebou.

Při pohybu vzduchu by měla být tlaková ztráta určena s korekčním faktorem: – pro tření, – pro místní odpor.

Vstupenka č. 18

Aerodynamický výpočet ventilačních systémů s mechanickou indukcí.

Aerodynamické výpočty se provádějí pro výběr rozměrů průřezů výfukového systému podle doporučených rychlostí vzduchu, pro stanovení tlakových ztrát ve výfukovém systému.

Doporučená rychlost vzduchu v CB:

– v hlavních potrubích: do 8 m/s (veřejné budovy); až 12 m/s (výrobní rychlost)

– ve větvích: do 5 (společné budovy); až 6 (výrobní budovy)

– ve ventilaci. mřížky: do 3 (obecná budova), v rozvodech vzduchu: dle výpočtu (budova výrobce)

Výpočet se skládá ze dvou fází:

1) výpočet úseků hlavního směru;

2) propojení všech ostatních částí systému.

Sekvence aerodynamických výpočtů:

1) nakreslíme diagram SV s axonem, rozdělíme na úseky (s konstantním průtokem a stejným průřezem), aplikujeme průtoky vzduchu (definované jako ∑ průtoky na jednotlivých větvích) L, m3/h a délku l, m do diagramu, aplikujeme ventilaci. zařízení;

2) vybereme hlavní návrhový směr (hlavní komunikace je nejdelší řetězec postupně umístěných úseků);

3) úseky očíslujeme od nejnižšího průtoku a průtoky a délky zapíšeme do tabulky;

4) podle doporučených rychlostí volíme průměry (pro trhaviny s kruhovým průřezem) nebo velikosti (pro trhaviny s rovným průřezem):

5) zjišťujeme skutečnou rychlost na úsecích rychlostní komunikace: . Rychlostní rezerva by měla být. asi 10 %. Je žádoucí, aby se rychlost postupně snižovala ve směru od ventilátoru ke konci linky;

6) def. třecí tlakové ztráty: , kde n je korekční koeficient zohledňující drsnost, λ je koeficient odporu hydraulického tření. dэкв=2ав/(а+в) – pokud je rovný úsek. Pomocí těchto průměrů a sk-m najdeme R.

7) def. tlakové ztráty v místních odporech:

8)definice tlakové ztráty ve vypočtených úsecích: ;

8) def. tlaková ztráta ve ventilační síti: 9)def. ztráta tlaku ve ventilačním systému:

V napájecím systému: . Výpočty v tabulce.

1. Určete dostupný tlak na větvi soustavy: ΔР_RAŠPLE

2. Vybereme průměry a velikosti průřezů a určíme tlakové ztráty na této větvi.

3. Určíme nesrovnalost φ = ((ΔР_RAŠPLE – ΔР_OTV)/ ΔР_RAŠPLE)·100 % ≤ 10 %.

Pokud je více než 10 %, pak jsou větve svázány dohromady změnou rozměrů BB (ne vždy možné) nebo je na větev instalována membrána (vytváří další místní odpor v oblasti, kde je třeba uvolnit tlak) – kovová deska s otvorem:

kde Рд – dynamický tlak. v oblasti, kde je instalována membrána. Rozměry membrány zjištěné z tabulky v závislosti na ξ_membránaa od velikosti výbušnin.

19. Aerodynamický výpočet letadla s přirozeným pohonem

V přirozených ventilačních systémech se vzduch pohybuje vlivem gravitace a tlaku větru. Pro obytné, veřejné, administrativní a v obytných budovách je výpočet založen na rozdílu hustoty při teplotě venkovního vzduchu +5 a vnitřního vzduchu pro chladné období.

Pro výrobu: Na rozdíl v hustotě vnitřní a vnější. in-ha na vypočtené parametry přechodného období pro vytápěné prostory. Pro místnosti s přebytkem tepla – dle vypočtených parametrů pro teplé období. Pro místnosti bez přebytečného tepla se počítá pro působení větru o rychlosti 1 m/s v teplém období roku.

Р_gr — gravitační tlak, Pa,

kde je výška vzduchového sloupce, m, se bere jako:

a) pokud je v objektu pouze odsávací digestoř – od středu roštu k ústí odsávací šachty;

b) pokud je v objektu mechanický přítok – od poloviny výšky místnosti k ústí výfukové šachty;

— hustota venkovního vzduchu kg/m3; -hustota vzduchu v místnosti;Hustota vzduchu je určena vzorcem:

— bezpečnostní faktor pro nezapočítané ztráty, = 0,9. (někdy představen)

Přírodní systémy mají nízké gravitační dostupné tlaky s nízkou rychlostí vzduchu. Akční rádius přírodního systému není větší než 10 m.

Aerodynamický výpočet je následující: 1. Určíme dostupný gravitační tlak pro patra budovy.

2. Určíme měrné tlakové ztráty různými podlažími. Za konstrukční směr ve výfukových systémech s přirozenou indukcí se považuje ten, ve kterém jsou měrné tlakové ztráty minimální. , kde Σl je součet délek úseků;

3. Určíme plochu průřezu výbušniny a poté určíme tlakovou ztrátu ∆P = RLn + Z. Tlaková ztráta ve vypočteném úseku musí být menší nebo rovna dostupnému tlaku. Pokud podmínka není splněna, pak je možné: zvětšit vzduchové potrubí, mřížky, zvýšit výšku větrací šachty a tím se zvýší gravitační tlak. Pokud se tlakové ztráty v sekci liší od dostupného tlaku o více než 10 % a dostupný tlak je větší, vzduchové kanály jsou redukovány a jsou instalovány membrány. Připojení větví musí být provedeno s ohledem na rozdílný dostupný gravitační tlak pro podlahy.

Výhody systémů: žádné náklady na energii, žádný hluk.

Nevýhody: závisí na podlaze, meteorologických podmínkách.

Pro zlepšení práce existuje. Na výfukové hřídele lze namontovat deflektor.

Vstupenka č. 25

Datum přidání: 2018-02-18 ; zobrazení: 3283 ; Pomůžeme vám napsat vaši práci!