Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
8.2. Сложные трубопроводы.
а) последовательное соединение трубопроводов.
1).
2).
Расчетный (потребный) напор:
В общем виде:
где
б) параллельное соединение трубопроводов.
1).
2).
Следовательно:
где:
Таким образом:
9.3. Гидравлический удар.
Гидравлическим ударом называется резкое повышение давления в трубе при внезапном торможении потока жидкости.
Пусть в конце трубы, по которой движется жидкость со скоростью u0, производится мгновенное закрытие крана. Кинетическая энергия жидкости будет гаситься и переходить в потенциальную энергию деформации стенок трубы и сжатия жидкости.
А). При резком перекрытии отсечного устройства поток жидкости тормозится. Давление перед отсечным устройством повышается на величину . Вследствие этого трубопровод деформируется и волна деформации перемещается в сторону бака со скоростью ударной волны ауд.
Б). Волна деформации достигла бака.
В). Под действием жидкость устремляется из трубы в бак. Волна деформации перемещается в обратном направлении со скоростью ударной волны ауд .
Г). Жидкость перемещается в обратном направлении и стремится оторваться от отсечного устройства.
Д). Возникает отрицательная ударная волна, перемещающаяся от крана к баку со скоростью ауд. При этом стенки трубы сужаются.
Цикл может повторяться до 12 раз.
Необходимо рассчитать заброс давления .
Величину ударного давления будем искать из условия, что кинетическая энергия жидкости переходит в работу деформации стенок трубы и сжатия жидкости в трубе.
1). Работа деформации равна потенциальной энергии деформированного тела и составляет половину произведения силы на удлинение.
Выражая работу деформации стенок как работу сил давления на пути получаем:
По закону Гука:
Е – модуль упругости Юнга
Следовательно:
где - нормальное напряжение в стенке трубы, которое связано с давлением и толщиной стенки следующим соотношением:
Таким образом:
Подставляя полученную зависимость для в формулу для работы деформации стенок трубы, получаем:
2). Работа сжатия жидкости (объемом V).
Работа сил давления на пути равна:
Аналогично закону Гука:
- модуль упругости жидкости.
Принимая за V объем жидкости в трубе получим выражение для работы сжатия:
Таким образом, уравнение энергии имеет вид:
Решая относительно , получаем:
Домножим числитель и знаменатель на и получим:
После преобразований окончательно получаем:
- скорость распространения ударной волны.
Если стенки абсолютно жесткие, то
- скорость распространения звука в вязкой среде.
- для воды
- для масла
Так как , то несколько меньше скорости звука.
Введем понятие фазы гидравлического удара – это время, за которое ударная волна доходит от запорного устройства до бака и обратно:
Обозначим:
- время закрытия отсечного устройства.
Тогда:
При этом заброс давления
3) Гидроудар называется неполным, если жидкость тормозится не до нулевого значения:
Пример:
Способы борьбы с гидроударами:
1. Необходимо, чтобы .
2. Использование гидроаккумуляторов.
3. Увеличение податливости трубопроводов.
4. Использование быстродействующих предохранительных клапанов.