ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементы гидродинамики из "Процессы и аппараты нефтегазопереработки" В гидродинамике изучаются законы движения жидкостей в трубопроводах, открытых руслах (каналах), в пористой среде и т. д. При изучении законов движения жидкостей кроме величины давления необходимо знать также скорости жидкости в различных точках пространства, которые в ряде случаев могут изменяться со временем (неустановившееся движение). Если скорости и давления в различных точках пространства, заполненного движущейся жидкостью, не зависят от времени, то движение жидкости будет установившимся. [c.36] Рассмотрим в движущейся жидкости совокупность точек А, В, Р, О, отстоящих на расстоянии AL одна от другой (рис. П-7). В каждой точке построим вектор скорости и движения жидкости в рассматриваемой точке. Получим в пространстве ломаную линию АВСОЕРО, стороны которой совпадают с направлениями векторов скорости частиц жидкости, находящихся в данный момент в точках А, В,. .., Р, О. При А — О указанная ломаная линия превратится в кривую линию, которая и является линией тока. Таким образом, скорости всех частиц жидкости, находящихся в данный момент на рассматриваемой линии тока, каса-тельны к ней. [c.37] Если в жидкости выделить площадку АР и через все ее точки, включая границу, провести линии тока (рис. П-8), то получим так называемую трубку тока. При АР — О трубка тока вырождается в линию тока. [c.37] Расход жидкости, средняя скорость, уравнение неразрывности потока. Чтобы характеризовать движение потока жидкости, вводят понятие о площади живого сечения потока, под которой понимают площадь сечения потока, проведенную перпендикулярно к направлению линий тока. [c.38] Поток жидкости может двигаться внутри канала, ограниченного твердыми стенками, заполняя все его сечение или только часть (живое сечение меньше сечения канала). В первом случае мы имеем дело с так называемым напорным движением жидкости, во втором — с безнапорным. При безнапорном движении жидкости возникает граница раздела между движущейся жидкостью и пространством над ней. [c.38] Часть периметра живого сечения, соприкасающаяся с движущимся потоком, называется смоченным периметром. [c.38] Нетрудно установить, что для круглого трубопровода гидр = а гидр = тогда как г = (с1 и г — диаметр и радиус трубопровода). [c.38] Введенные понятия гидравлических радиуса и диаметра позволяют использовать уравнения гидравлики для трубопроводов (каналов), имеющих некруглую форму поперечного сечения. [c.38] При АР О получим истинную скорость в данной точке поперечного сечения потока. [c.39] Из уравнения (И,36) следует, что расход для элементарной струйки равен произведению площади поперечного сечения на скорость жидкости в этом сечении. [c.39] Для потока, представляющего собой множество элементарных струек, общий расход Q можно выразить как сумму расходов элементарных струек, составляющих поток жидкости, т. е. [c.39] В общем случае скорость и) зависит от положения струйки в поперечном сечении потока и для использования уравнения (11,37) необходимо знать закон распределения скоростей. [c.39] При установившемся движении и одинаковой величине средних скоростей во всех поперечных сечениях потока имеем равномерное движение жидкости при изменении величин скоростей потока от сечения к сечению — неравномерное движение. [c.39] Если рассматривают изменение скорости и других параметров потока только вдоль оси потока, то движение называется одномерным. Когда же учитывают изменение скоростей, давлений и других параметров по двум или трем координатным осям, то движение жидкости называется соответственно двумерным (плоским) и трехмерным (пространственным). [c.39] Работа сил, действующих на рассматриваемый объем жидкости, складывается из работ силы тяжести и сил давления. Работа силы тяжести Д равна произведению этой силы на путь, пройденный центром массы движущегося объема жидкости. Поскольку объем жидкости Vi -2 является общим для моментов времени Т и АТ, работа силы тяжести будет равна работе по перемещению центра массы объема Vi-r из точки Oj в положение Оз центра массы объема V2-2 на расстояние 2.2 — 2j по вертикали, т. е. [c.41] Второе слагаемое взято со знаком минус, так как направление перемещения противоположно действию силы тяжести. Работа сил давления А2 складывается из работы сил давления, действующих на боковую поверхность рассматриваемого объема, и работы сил давления, действующих на нормальные сечения струйки. Очевидно, что первая составляющая равна нулю, так как силы давления на боковую поверхность нормальны к направлению перемещения. Поэтому работа Ао, определяется работой сил давления, действующих на торцовые сечения, т. е. [c.41] А-2 = Pi F хД 1 — Pi F 2Д Л2 где Pi Д 1 и р2 Д 2 — силы давления, действующие в сечениях 1—1 и 2—2 Д/-1 и — перемещения точек приложения сил давления за время ДТ. [c.41] Уравнение (11,42) или (11,43) представляет собой уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. Сумма трех слагаемых в уравнении Бернулли называется полной удельной энергией жидкости в данном сечении (обозначается Е). Притом различают удельную энергию положения gz, удельную энергию давления р/р, кинетическую удельную энергию гт /2. [c.42] Таким образом, согласно уравнению Бернулли, для элементарной струйки идеальной жидкости полная удельная энергия есть величина постоянная во всех сечениях струйки. [c.42] Напор измеряется в единицах длины, например в метрах. [c.42] Вернуться к основной статье