Spiediena spiediena atkarība no plūsmas ātruma

Iepriekšējos punktos tika aplūkoti šķidrumu un gāzu līdzsvara likumi. Tagad apskatiet dažas no parādībām, kas saistītas ar to kustību.

Šķidruma kustību sauc par plūsmu, un kustīgā šķidruma daļiņu savākšana ir plūsma. Aprakstot šķidruma kustību, nosaka ātrumus, pie kuriem šķidruma daļiņas iziet cauri konkrētam punktam kosmosā. Ja katrā telpā, kas ir piepildīts ar kustīgu šķidrumu, ātrums ar laiku nemainās, tad šo kustību sauc par noturīgu vai nekustīgu. Stacionārā plūsmā jebkura šķidruma daļiņa iziet caur noteiktu punktu telpā ar tādu pašu ātruma vērtību. Mēs apsvērsim tikai nevainojamu šķidruma stacionāro plūsmu. Ideāls ir šķidrums, kurā trieciena spēki nav.

Kā zināms, fiksēts šķidrums traukā, saskaņā ar Pascal likumiem, pārnes ārējo spiedienu uz visiem šķidruma punktiem bez izmaiņām. Bet, kad šķidrums plūst bez berzes caur mainīgas šķērsgriezuma cauruli, spiediens dažādās caurules daļās nav vienāds. Ir iespējams novērtēt spiediena sadalījumu cauruļvadā, caur kuru šķidrums plūst, izmantojot shēmu, kas parādīta 1. attēlā. Vertikālie spiediena mērinstrumenti ar atvērtu cauruli ir pielodēti gar cauruli. Ja caurules šķidrums ir zem spiediena, tad manometrijas mēģenē šķidrums paaugstinās līdz noteiktam augstumam atkarībā no spiediena konkrētajā caurules vietā. Pieredze rāda, ka šaurās cauruļvada vietās šķidruma kolonnas augstums ir mazāks nekā platās. Tas nozīmē, ka šajās vājās vietās ir mazāks spiediens. Kā tas tiek izskaidrots?

Pieņemsim, ka nesaspiežams šķidrums plūst cauri horizontālai caurulei ar mainīgu šķērsgriezumu (1. att.). Ļaujiet mums garīgi izvēlēties vairākas caurules sadaļas, kuras jomas apzīmē ar un. Stacionāra plūsmas gadījumā caur jebkura caurules šķērsgriezuma vienādus šķidruma tilpumus pārnes vienādos laika periodos.

Ļauj būt šķidruma ātrums caur šķērsgriezumu, - šķidruma ātrums caur šķērsgriezumu. Laika gaitā šķidrumu daudzums, kas plūst caur šīm sadaļām, būs vienāds ar:

Tā kā šķidrums ir nesaderīgs, tad. Tāpēc attiecībā uz nesadresējamu šķidrumu. Šo attiecību sauc par nepārtrauktības vienādojumu.

No šī vienādojuma, t.i. šķidruma ātrums jebkurā divās daļās ir apgriezti proporcionāls šķērsgriezuma laukumiem. Tas nozīmē, ka šķidruma daļiņas tiek paātrinātas, pārejot no platas daļas uz šauru. Līdz ar to šķidrums, kas nonāk šaurākajā cauruļvada daļā, no šķidruma sāna, kas joprojām atrodas cauruļvada plašajā daļā, iedarbojas uz noteiktu spēku. Šāds spēks var notikt vienīgi spiediena starpības dēļ dažādās šķidruma daļās. Tā kā spēks ir vērsts uz šauru cauruļvada daļu, spiedienam cauruļvada plašajā daļā jābūt lielākam nekā šaurā daļā. Ņemot vērā nepārtrauktības vienādojumu, mēs varam secināt, ka ar vienmērīgu šķidruma plūsmu spiediens ir mazāks tajās vietās, kur plūsmas ātrums ir lielāks, un, gluži otrādi, vairāk vietās, kur plūsmas ātrums ir mazāks.

Šo secinājumu vispirms pieņēma D. Bernulli, tādēļ šo likumu sauc par Bernuļu likumu.

Enerģijas saglabāšanas likuma piemērošana kustīga šķidruma plūsmai ļauj mums iegūt vienādojumu, kas izsaka Bernuļu likumu (mēs šeit sniedzam bez secinājuma)

- Bernulli vienādojums horizontālai caurulei.

Šeit un - statiskais spiediens, - šķidruma blīvums. Statiskais spiediens ir vienāds ar vienas šķidruma daļas spiediena spēka attiecību pret otru līdz saskares zonai, ja to relatīvais kustības ātrums ir nulle. Šāds spiediens mērītu manometru, kas pārvietojas ar plūsmu. Stacionāra monometriskā caurule ar caurumu, kas vērsta pret plūsmu, izmērīs spiedienu

Terminos ir, no vienas puses, spiediena izmērs, un, no otras puses, lieluma enerģijas blīvuma lielums, t.i., enerģija uz tilpuma vienību. Patiešām, šķidruma masa. Ja - to dēvē par dinamisko spiedienu. Tā ir plūsmas kinētiskā enerģija šķidruma vienības tilpumā (masas enerģijas blīvums).

Ja caurule nav horizontāla, jāņem vērā šķidruma hidrostatiskais spiediens. Bernoulli vienādojums būs šāds:

kur un - augstumi, pie kuriem ir sadaļas un.

Bernulli likumi pamatojas uz daudzu tehnisko ierīču un instrumentu darbības principu: ūdens strūklas sūkni, smidzināšanas pistoli un karburatora sprauslu. Bernulli likumi ļauj mums izskaidrot gaisa kuģa spārna pacelšanas spēka rašanos.

Spiediena sadalījums caurulēs

Šajā sadaļā mēs pielietojam enerģijas saglabāšanas likumu šķidruma vai gāzes kustībai cauruļvados. Šķidrumu caur caurulēm pārvietošana bieži notiek inženierzinātnēs un ikdienas dzīvē. Pilsētas ūdens caurules tiek piegādātas mājās, tā patēriņa vietās. Automašīnās caurules saņem eļļu eļļošanai, dzinējiem degvielu utt. Šķidrumu caur caurulēm pārvietošana bieži notiek dabā. Pietiek tikai teikt, ka dzīvnieku un cilvēku asinsriti ir asins plūsma caur caurulītēm - asinsvadiem. Zināmā mērā ūdens plūsma upēs ir arī šķidruma plūsma caur caurulēm. Upes gultne ir sava veida cauruļvads plūstošajam ūdenim.

Saskaņā ar Pascal likumiem, fiksēts šķidrums tvertnē pārveido ārējo spiedienu visos virzienos un visos tilpuma punktos bez izmaiņām. Tomēr, kad šķidrums plūst bez berzes caur cauruli, kura šķērsgriezuma laukums ir atšķirīgs dažādās vietās, spiediens gar caurulē ir nevienmērīgs. Uzziniet, kāpēc spiediens kustīgajā šķidrumā ir atkarīgs no caurules šķērsgriezuma laukuma. Bet vispirms apskatīsim vienu svarīgu jebkura šķidruma plūsmas iezīmi.

Pieņemsim, ka šķidrums plūst cauri horizontālai caurulei, kura šķērsgriezums dažādās vietās ir atšķirīgs, piemēram, caur cauruli, kuras daļa ir parādīta 207. attēlā.

Ja mēs garīgi izveidotu vairākas sekcijas gar cauruli, kuru laukumi ir vienādi un mēra šķidruma daudzumu, kas plūst cauri katram no tiem uz noteiktu laiku, mēs atklāsim, ka pa katru šķērsli plūst tāds pats šķidruma daudzums. Tas nozīmē, ka viss šķidrums, kas iziet caur pirmo laika posmu, vienā un tajā pašā laikā iet caur trešo sadaļu, lai gan tas ir daudz mazāks nekā pirmais. Ja tas tā nebūtu, un laika gaitā caur šķērsgriezuma laukumu, piemēram, šķērsgriezums pārsniedza šķidruma laukumu, tad kaut kur liek šķidrums. Bet šķidrums aizpilda visu cauruli un nekur to uzkrāt.

Kā šķidrums, kas plūst cauri plašai sekcijai, izdodas saspiest cauri šauram vienā un tajā pašā laikā? Acīmredzot šim nolūkam, izejot cauri šaurām cauruļvada daļām, kustības ātrumam jābūt lielākam, un tikpat daudz reižu, cik reizes reizes šķērsgriezuma laukums ir mazāks.

Patiešām, mēs uzskatām, ka kustīgās šķidruma kolonnas daļa, kas sākotnējā brīdī sakrīt ar vienu no caurules sekcijām (208. attēls). Laika gaitā šī vietne pārvietos attālumu, kas ir vienāds ar to, kur ir šķidruma plūsmas ātrums. Šķidruma tilpums V, kas plūst caur caurules šķērsgriezumu, ir vienāds ar šīs sadaļas platības un garuma

Tajā pašā laikā šķidruma plūsmas apjoms -

Plūsmas ātrums, kas plūst caur laika vienību caur caurules šķērsgriezumu, ir vienāds ar caurules šķērsgriezuma laukuma produktu ar plūsmas ātrumu.

Kā jau redzējām, šim tilpumam jābūt vienādam dažādās caurules daļās. Tādēļ jo mazāka ir caurules šķērsgriezums, jo lielāks ir kustības ātrums.

Cik daudz šķidruma iet cauri kādai cauruļvada daļai kādā brīdī, cik tas būtu jādara šim nolūkam

vienlaikus caur jebkuru citu sadaļu.

Tajā pašā laikā mēs ticam, ka konkrētajai šķidruma masai vienmēr ir tāds pats apjoms, ka tā nevar samazināties un samazināt tā apjomu (viņi saka, ka tas nav nesabojājams par šķidrumu). Piemēram, labi zināms, ka šaurās upes vietās ūdens plūsmas ātrums ir lielāks nekā platjoslas. Ja mēs apzīmē šķidruma plūsmas ātrumu sadaļās pa platībām, tad mēs varam rakstīt:

Tas parāda, ka tad, kad šķidrums izplūst no caurules sekcijas ar lielāku šķērsgriezuma laukumu līdz sekcijai ar mazāku šķērsgriezuma laukumu, plūsmas ātrums palielinās, t.i., šķidrums pārvietojas ar paātrinājumu. Un tas, saskaņā ar Ņūtona otro likumu, nozīmē, ka spēks darbojas uz šķidrumu. Kāda ir šī vara?

Šis spēks var būt tikai starpība starp spiediena spēkiem platas un šaurās cauruļu sekcijās. Tādējādi plašajā zonā šķidruma spiedienam jābūt lielākam nekā šaurā caurules daļā.

Tas izriet arī no enerģijas saglabāšanas likuma. Patiešām, ja šaurās vietās caurule palielina šķidruma ātrumu, tad tā kinētiskā enerģija arī palielinās. Un, tā kā mēs esam pieņēmuši, ka šķidrums plūst bez berzes, šis kinētiskās enerģijas pieaugums ir jākompensē, samazinot potenciālo enerģiju, jo kopējai enerģijai jābūt nemainīgai. Kāda veida potenciālā enerģija šeit mēs runājam? Ja caurule ir horizontāla, tad iespējamā mijiedarbības enerģija ar zemi visās caurules daļās ir vienāda un nevar mainīties. Tas nozīmē, ka saglabājas tikai elastīgās mijiedarbības potenciālā enerģija. Spiediena spēks, kas izraisa šķidruma plūsmu caur cauruli, ir elastīgais šķidruma saspiešanas spēks. Kad mēs sakām, ka šķidrums ir nespriegots, mēs domājam tikai to, ka to nevar saspiest tik daudz, ka tā tilpums ievērojami mainās, bet neizbēgami rodas ļoti maza kontrakcija, kas izraisa elastīgu spēku parādīšanos. Šie spēki rada šķidruma spiedienu. Šī šķidruma kompresija samazinās šaurās caurules daļās, kompensējot ātruma palielināšanos. Tāpēc šaurās cauruļvadu vietās šķidruma spiedienam jābūt mazākam nekā platas.

Šis ir pēterburgas akadēmiķa Daniela Bernulli atklātais likums:

Plūsmas šķidruma spiediens ir lielāks tajās plūsmas sekcijās, kurās kustības ātrums ir mazāks, un

Gluži pretēji, tajās iedaļās, kurās ātrums ir lielāks, spiediens ir mazāks.

Dīvaini, kā tas var likties, bet, kad šķidrums "izspiež" cauri šauriem cauruļu sekcijām, tā saspiešana nepalielinās, bet samazinās. Un pieredze to apstiprina.

Ja cauruļvads, caur kuru šķidrums plūst, tiek piegādāts ar atvērtajām caurulītēm, kas tajā ir noslēgtas ar spiediena mērītājiem (209. attēls), tad spiediena sadalījumu pa cauruli varēs novērot. Šaurās caurules vietās manometrijas mēģenē šķidruma kolonnas augstums ir mazāks nekā platās. Tas nozīmē, ka šajās vietās ir mazāks spiediens. Jo mazāka ir caurules šķērsgriezums, jo lielāka ir plūsmas ātrums un mazāks spiediens tajā. Protams, jūs varat uzņemt šķērsgriezumu, kurā spiediens ir vienāds ar ārējo atmosfēras spiedienu (šķidruma līmeņa augstums spiediena mērītājā būs nulle). Un, ja jūs lietojat vēl mazāku daļu, tad šķidruma spiediens tajā būs mazāks nekā atmosfēras.

Šo šķidruma plūsmu var izmantot gaisa padevei. Par šo principu darbojas tā dēvētais ūdens strūklas sūknis. Attēls 210 parāda šāda sūkņa diagrammu. Ūdens strūkla caur cauruli A tiek nodota ar šauru atveri galā. Ūdens spiediens caurules caurumā ir mazāks par atmosfēras spiedienu. Tādēļ

gāze no sūknētā tilpuma caur cauruli B tiek ievilkta līdz caurules A galam un tiek noņemta kopā ar ūdeni.

Viss, kas teica par šķidruma kustību caur caurulēm, attiecas arī uz gāzes kustību. Ja gāzes plūsmas ātrums nav pārāk augsts un gāze nav pietiekami saspiesta, lai mainītu tās tilpumu, un, ja turklāt triecienu neievēro, tad Bernulli likumi attiecas arī uz gāzes plūsmām. Šaurās cauruļvadu daļās, kurās gāze pārvietojas ātrāk, tās spiediens ir mazāks nekā plašās daļās, un tas var kļūt mazāk atmosfērisks. Dažos gadījumos tas pat neprasa caurules.

Jūs varat izdarīt vienkāršu pieredzi. Ja pūš papīra loksne pa tās virsmu, kā parādīts 211. attēlā, jūs varat redzēt, ka papīrs sāk palielināties. Tas ir saistīts ar spiediena samazināšanos gaisa strūklā virs papīra.

Tāda pati parādība rodas, kad lido lidmašīna. Gaisa plūsma sākas uz lidojošā gaisa kuģa spārna izliektā augšējā virsma, un tādēļ notiek spiediena samazināšanās. Spiediens virs spārnu ir mazāks par spiedienu zem spārnā. Tāpēc notiek spārna pacēlums.

1. Pieļaujamais eļļas plūsmas ātrums caur caurulēm ir 2 m / s. Kāds eļļas daudzums 1 stundā caur cauruli tiek izvadīts caur diametru 1 m?

2. Mēra ūdens daudzumu, kas izplūst no ūdens krānas noteiktā laika periodā. Nosakiet ūdens plūsmas ātrumu, mērot caurules diametru krānas priekšā.

3. Kādam jābūt cauruļvada diametram, caur kuru ūdenim vajadzētu plūst stundā? Pieļaujamais ūdens plūsmas ātrums ir 2,5 m / s.

Mācību grāmatas

Journal "Quantum"

Ģenerālis

Iepirkumu aprīkojumā BOXFIT! Apģērbs un aprīkojums

Spiediena spiediena atkarība no plūsmas ātruma

Iepriekšējos punktos tika aplūkoti šķidrumu un gāzu līdzsvara likumi. Tagad apskatiet dažas no parādībām, kas saistītas ar to kustību.

Šķidruma kustību sauc par plūsmu, un kustīgā šķidruma daļiņu savākšana ir plūsma. Aprakstot šķidruma kustību, nosaka ātrumus, pie kuriem šķidruma daļiņas iziet cauri konkrētam punktam kosmosā. Ja katrā telpā, kas ir piepildīts ar kustīgu šķidrumu, ātrums ar laiku nemainās, tad šo kustību sauc par noturīgu vai nekustīgu. Stacionārā plūsmā jebkura šķidruma daļiņa iziet caur noteiktu punktu telpā ar tādu pašu ātruma vērtību. Mēs apsvērsim tikai nevainojamu šķidruma stacionāro plūsmu. Ideāls ir šķidrums, kurā trieciena spēki nav.

Kā zināms, fiksēts šķidrums traukā, saskaņā ar Pascal likumiem, pārnes ārējo spiedienu uz visiem šķidruma punktiem bez izmaiņām. Bet, kad šķidrums plūst bez berzes caur mainīgas šķērsgriezuma cauruli, spiediens dažādās caurules daļās nav vienāds. Ir iespējams novērtēt spiediena sadalījumu cauruļvadā, caur kuru šķidrums plūst, izmantojot shēmu, kas parādīta 1. attēlā. Vertikālie spiediena mērinstrumenti ar atvērtu cauruli ir pielodēti gar cauruli. Ja caurules šķidrums ir zem spiediena, tad manometrijas mēģenē šķidrums paaugstinās līdz noteiktam augstumam atkarībā no spiediena konkrētajā caurules vietā. Pieredze rāda, ka šaurās cauruļvada vietās šķidruma kolonnas augstums ir mazāks nekā platās. Tas nozīmē, ka šajās vājās vietās ir mazāks spiediens. Kā tas tiek izskaidrots?

Pieņemsim, ka nesaspiežams šķidrums plūst cauri horizontālai caurulei ar mainīgu šķērsgriezumu (1. att.). Ļaujiet mums garīgi izvēlēties vairākas caurules sadaļas, kuru apgabalus apzīmē S1 un s2. Stacionāra plūsmas gadījumā vienādus šķidruma daudzumus pārnes caur jebkuru caurules šķērsgriezumu vienādiem laika posmiem.

Ļaujiet tev1 - šķidruma ātrums caur S sadaļu1, υ2 - šķidruma ātrums caur S sadaļu2. Δt laikā šķidrumu daudzums, kas plūst caur šīm sadaļām, būs vienāds ar:

begin Delta V_1 = l_1S_1 = upsilon_1 Delta t_1 cdot S_1; \ Delta V_2 = l_2S_2 = upsilon_2 Delta t_2 cdot S_2. end)

Tā kā šķidrums ir nesamierināms, tad ΔV1 = ΔV2. Tāpēc, u1S1 = υ2S2 vai υS = const nesaistām šķidrumam. Šo attiecību sauc par nepārtrauktības vienādojumu.

No šī vienādojuma (

frac = frac) t.i. šķidruma ātrums jebkurā divās daļās ir apgriezti proporcionāls šķērsgriezuma laukumiem. Tas nozīmē, ka šķidruma daļiņas tiek paātrinātas, pārejot no platas daļas uz šauru. Līdz ar to šķidrums, kas nonāk šaurākajā cauruļvada daļā, no šķidruma sāna, kas joprojām atrodas cauruļvada plašajā daļā, iedarbojas uz noteiktu spēku. Šāds spēks var notikt vienīgi spiediena starpības dēļ dažādās šķidruma daļās. Tā kā spēks ir vērsts uz šauru cauruļvada daļu, spiedienam cauruļvada plašajā daļā jābūt lielākam nekā šaurā daļā. Ņemot vērā nepārtrauktības vienādojumu, mēs varam secināt, ka ar vienmērīgu šķidruma plūsmu spiediens ir mazāks tajās vietās, kur plūsmas ātrums ir lielāks, un, gluži otrādi, vairāk vietās, kur plūsmas ātrums ir mazāks.

Šo secinājumu vispirms pieņēma D. Bernulli, tādēļ šo likumu sauc par Bernuļu likumu.

Enerģijas saglabāšanas likuma piemērošana kustīga šķidruma plūsmai ļauj mums iegūt vienādojumu, kas izsaka Bernuļu likumu (mēs šeit sniedzam bez atvasinājuma) [

p_1 + frac< ho upsilon^2_1> <2>= p_2 + frac< ho upsilon^2_2><2>] - Bernulli vienādojums horizontālai caurulei.

Šeit p1 un p2 - statiskais spiediens, ρ - šķidruma blīvums. Statiskais spiediens ir vienāds ar vienas šķidruma daļas spiediena spēka attiecību pret otru līdz saskares zonai, ja to relatīvais kustības ātrums ir nulle. Šāds spiediens mērītu manometru, kas pārvietojas ar plūsmu. Fiksēta monometriskā caurule ar caurumu, kas vērsta pret plūsmu, izmērīs spiedienu (

frac< ho upsilon^2_2><2>), no vienas puses, ir spiediena izmērs, no otras puses - enerģijas lieluma blīvuma lielums, t.i., enerģija tilpuma vienībā. Patiešām, (

W_k = frac<2>), šķidruma masa m = ρV. Ja V = 1 m 3, tad (

frac< ho upsilon^2><2>) - sauc par dinamiskajiem spiedieniem. Tā ir plūsmas kinētiskā enerģija šķidruma vienības tilpumā (masas enerģijas blīvums).

Ja caurule nav horizontāla, jāņem vērā šķidruma hidrostatiskais spiediens. Bernoulli vienādojums būs šāds:

Bernulli likumi pamatojas uz daudzu tehnisko ierīču un instrumentu darbības principu: ūdens strūklas sūkni, smidzināšanas pistoli un karburatora sprauslu. Bernulli likumi ļauj mums izskaidrot gaisa kuģa spārna pacelšanas spēka rašanos.

Literatūra

Aksenovičs L. A. Fizika vidusskolā: teorija. Uzdevumi. Testi: mācību grāmata. pabalstu iestādēm, kas sniedz obsch. vide, izglītība / L.A.Aksenovičs, N.N.Rakina, K.S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Minska: Adukatsija un Vyhvanna, 2004. - C. 106-108.

Spiediena sadalījums caurulēs

Apsveriet spiediena sadalījumu horizontālā cilindriskā caurulē, kas pilnīgi piepildīta ar šķidrumu (200. attēls).

rīsi 200
Lai to paveiktu, atradīsim uz caurules vairākus mērīšanas manometrus, šķidruma līmeņa augstumu, kurā būs redzama spiediena vērtība konkrētā caurules vietā.
Ja šķidrums ir nekustīgs, šķidruma spiediens un attiecīgi šķidruma augstums mērīšanas caurulēs visos caurules punktos būs vienādi (201. Attēls).

rīsi 201
Ideālam šķidrumam (tas ir, ja viskozie berzes spēki tiek atstāti novārtā) spiediens horizontālās caurules iekšienē ir nemainīgs, jo šķidrums vienmērīgi pārvietojas - šajā gadījumā nav nepieciešams pārvarēt pretestības spēkus.
Mēs tagad pētām spiedienu sadalījumu mainīgas šķērsgriezuma caurulī ideālā šķidruma kustības laikā. Ļaujiet caurulei sastāvēt no divām šarnīrveida daļām, kuru šķērsgriezuma laukumi ir vienādi ar S1 un s2 (202. attēls).

rīsi 202
Šādā caurulē, pārvietojot pat ideālu šķidrumu savienojuma zonā, vajadzētu būt spiediena maiņas laukam. Patiešām, saskaņā ar nepārtrauktības vienādojumu, šķidruma ātrums dažādās caurules daļās ir saistīts ar
v1S1 = v2S2.
Tāpēc, ja šķidrums pāriet no plašākas uz šaurāku cauruļvada daļu, šķidruma ātrumam vajadzētu palielināties, kas var notikt tikai tādēļ, ka spiediena atšķirība šaurās un plašās daļās ir saistīta ar spēku. Turklāt spiedienam plašākajā daļā vajadzētu būt lielākam.
Lai vienkāršotu spiediena starpības aprēķinu, ļaujiet mums iedomāties, ka gaismas kustīgie virzuļi atrodas abās cauruļvada daļās. Turklāt mēs neņem vērā viskozā berzes spēkus, tas ir, mēs uzskatām, šķidrumu ideāls. Ļaujiet virzuļa kreisajā pusē pāriet attālumu h1 tad virzuve labajā pusē pāriet uz attālumu h2. Ar stumbra šķidruma pārvietošanas nestabilitātes stāvokli saistās ar
h1S1 = h2S2 = V
kur V ir šķidruma daudzums, kas iet caur caurules šķērsgriezumu. Ārējais spēks F darbojas kreisajā virzienā.1 = p1S1, darbs, ko veic šis spēks virzuļa izspiešanas laikā, būs:1 = p1S1h1. Labais virzulis darīs darbu (lai pārvietotu šķidrumu aiz virzuļa) A2 = p2S2h2. Turklāt, šķidruma kustības laikā palielinās šķidruma kinētiskā enerģija, kas iziet caur savienojumu. Kinetiskās enerģijas pieaugums ir vienāds ar:

Saskaņā ar enerģijas saglabāšanas likumu, darbs, kas veikts kreisajā virzienā ar ārēju spēku, ir vienāds ar labā virzuļa "ārējā" šķidruma veiktā darba summu un sistēmas kinētiskās enerģijas izmaiņām:
A1 = A2 + ΔEk.
Ņemot vērā šķidruma tilpuma pastāvības stāvokli, šis vienādojums ir formā

Tādējādi mēs iegūstam spiediena leņķa lielumu pie caurules krustojuma, kas kvadrātveidīgi palielinās, palielinoties plūsmas ātrumam.
Attēlā 203 shēmā parādīts spiediena sadalījums pa cauruļvada asi - kopīgajā laukumā notiek spiediena pāreja.

rīsi 203
Kad ātrums ir nulle, spiediens ir nemainīgs visos šķidruma punktos.
No vienādojuma (1) ir iespējams aprēķināt šķidruma kustības ātrumu un šķidruma plūsmas ātrumu atkarībā no pielietotās spiediena atšķirības:

Kā izriet no formulas, plūsmas ātrums nav proporcionāls piemērotajam spiediena starpībai: piemēram, lai palielinātu plūsmas ātrumu uz pusi, spiediena starpība ir jāpalielina četrkāršā.

Patstāvīgā darba uzdevumi:
1. No formulas (1) izriet, ka spiediena lēciens nav atkarīgs no šķidruma kustības virziena. Paskaidrojiet rezultātu. Kādā virzienā šķidrums pārvietosies, ja cauruļvada galiem tiks piemērota noteikta spiediena starpība?
2. Novietojiet spēkus, kas iedarbojas uz kustīgo šķidrumu mainās šķērsgriezuma caurulē no caurules sienu sāniem.
3. No formulas (2) izriet, ka, pielīdzinot cauruļu šķērsgriezuma laukumus (S2 → S1a) šķidruma plūsma ir tendence uz bezgalību. Paskaidrojiet šo rezultātu. Vai ir iespējams piemērot šo formulu ar S2 > S1?

Vajadzīgā ūdens spiediena aprēķināšana cauruļvadā: kāpēc tas ir vajadzīgs un kā tas tiek ražots

Komfortu mājā ir grūti iedomāties bez tekoša ūdens. Un jaunu tehnoloģiju parādīšanās mazgāšanas, trauku mazgājamās mašīnas, katlu un citu vienību veidā vēl vairāk palielināja savu lomu 21.gadsimta izlases korpusā. Bet šīm vienībām ir nepieciešams, lai ūdens nāk no ūdens piegādes ar noteiktu spiedienu. Tādēļ persona, kas ir nolēmusi aprīkot savu māju ar ūdens apgādes sistēmu, ir jāzina, kā aprēķināt nepieciešamo ūdens spiedienu cauruļvadā, lai visas ierīces darbotos normāli.

Cauruļvada spiediena normālai darbībai tai jāatbilst standartiem

Pasākuma definīcija

Cauruļvada spiedienu var iedalīt šādos veidos: darba, nosacītā, izmēģinājuma un aprēķinātā. Nezinot to atšķirības, būs grūti aprēķināt šķidruma spiediena kritumu, ko pārvadā, izmantojot inženierkomunikācijas. Tādējādi piemērotu santehnikas elementu izvēlei būs grūtības, kas neļauj ērti uzturēties dzīvojamā telpā.

  1. Darba Tas ir ārējs vai iekšējs, obligāti maksimālais pārspiediens, kas reģistrēts standarta sastāvdaļās procesā, kas transportē ūdeni normālos apstākļos.
  2. Nosacījumi. Šo indikatoru izmanto, aprēķinot cauruļvadu (un tvertņu) stiprību, kuri darbojas ar noteiktu spiedienu pie ūdens temperatūras 20 ° C.
  3. Izmēģinājums. Šis vienkāršais indikators tiek izmērīts projekta pārbaudes laikā. Pamatojoties uz to, sistēmas elementu uzvedība tiek uzraudzīta, mainoties spiediena izmaiņām ūdens apgādes sistēmā. Šī pieeja kalpo kā vispārēja apdrošināšana pirms tīkla izveidošanas.
  4. Paredzēts. Ar to tiek saprasts maksimālais pārmērīgais spiediens cauruļvada dobumā, ko rada caur to pārvadātā viela. Jāpatur prātā, ka ietekme ietekmē ne tikai caurules, bet arī visus elementus, kas veido inženierkomunikāciju. Pamatojoties uz projektēto spiedienu, tiek noteikts ūdens caurules sienas biezums. No tā atkarīga funkcionalitāte, kā arī sistēmas darbības ilgums un, protams, arī mājas iedzīvotāju drošība.

Ūdens spiediens krānā ir atkarīgs no spiediena santehnikas sistēmā

Vienkāršs piemērs, kā aprēķināt spiedienu caurulē

Kā jūs zināt, ne tik sen, ūdensvads tika savienots ar ūdens torni. Pateicoties šai struktūrai, ūdensapgādes tīklā tiek radīts spiediens. Šīs īpašības mērvienība ir atmosfēra. Turklāt tvertnes augšdaļā esošā tvertnes izmērs neietekmē šī parametra vērtību, tas ir atkarīgs tikai no torņa augstuma.

Labi zināt! Praksē spiedienu mēra ūdens staba metros. Kad 10 metru augstumā caurulē ielej ūdeni, viszemākajā punktā tiek noteikts spiediens, kas vienāds ar vienu atmosfēru.

Apsveriet piemēru ar 5 stāvu māju. Tā augstums ir 15 metri. Tas ir, vienā stāvā ir 3 metri. Tornis ar 15 metru augstumu pirmajā stāvā radīs 1,5 atmosfēras spiedienu. Šī indikatora vērtība otrā stāva caurulē jau būs 1,2 atmosfēras. Tas izrādās, atņemot vienu grīdas augstumu no 15 līdz 3 metriem un rezultātu dalot ar 10. Veicot turpmākus aprēķinus, mēs sapratīsim, ka 5. stāvā nebūs spiediena. Logic nosaka, ka, lai nodrošinātu ūdeni cilvēkiem, kas dzīvo augšējā stāvā, būs nepieciešams veidot lielāku torni. Un, ja mēs runājam, piemēram, par 25 stāvu ēku? Neviens neuzbūvēs tik lielas iekārtas. Šajā nolūkā modernās ūdenssaimniecības sistēmas ir aprīkotas ar dziļurbuma sūkņiem.

Spiediens pie šādas vienības izejas tiek aprēķināts ļoti vienkārši. Piemēram, ja zemūdens sūknis, kura ietilpība ir pietiekama, lai paaugstinātu ūdeni līdz ūdens stabu atzīmei līdz 50 metru atzīmei, iegremdē to 15 metru dziļurbumā, tas rada 3.5 atmosfēras spiedienu zemes līmenī (50-15 / 10 = 3,5).

Jūs varat nodrošināt nepieciešamo spiedienu sistēmā ar sūkni.

Kā caurules biezums tiek aprēķināts ar spiedienu?

Kad ūdens šķērso caur cauruli, tā ir berze pret sienām, kā arī pret dažādiem šķēršļiem. Šo fenomenu sauc par cauruļvada hidraulisko pretestību. Tās skaitliskā vērtība ir tieši proporcionāla plūsmas ātrumam. Iepriekšējā piemērā mēs jau zinām, ka dažādos augstumos ūdens spiediens ir citāds, un šī funkcija jāņem vērā, aprēķinot caurules iekšējo diametru, tas ir, tā biezumu. Vienkāršota formula šī parametra aprēķināšanai konkrētajam spiediena zudumam (spiedienam) ir šāda:

Dext = KGSopr × Dl. tr. / PD × (Ud × × Sk / 2g),

kur: Dvn. - cauruļvada iekšējais diametrs; KGSopr. - hidrauliskās pretestības koeficients; Dl.tr - cauruļvada garums; PD - noteiktais vai pieļaujamais spiediena zudums starp cauruļvada galu un sākotnējām daļām; Ud.ves. - ūdens īpatsvars - 1000 kg / (9815 m /; Sk - plūsmas ātrums m / s; g - 9,81 m / s2. Pazīstamā konstante ir gravitācijas paātrinājums.

Cauruļvada stiegrojuma un savienotājelementu spiediena zudumu ar pietiekamu precizitāti nosaka zaudējumi taisnā caurulē ar līdzvērtīgu garumu un ar tādu pašu nosacīto pāreju.

Kā aprēķināt caurules sienas spiedienu

Precīzi aprēķina šīs indikatora tērauda caurules, kas darbojas pārmērīga iekšējā spiediena ietekmē, ietver divus posmus. Pirmkārt, aprēķina tā saukto aprēķināto sienu biezumu. Tad iegūtajam skaitlim pievieno korozijas nodiluma biezumu.

Spiediena aprēķins, kas nepieciešams cauruļu sienas biezuma izvēlei

Padoms. Veicot un montējot cauruļvadu, neuzstādiet atsevišķus izlases veida ieliktņus. Lai negadītu provokāciju, strādājiet tikai ar tiem, kuru izmēri sakrīt ar aprēķinātajiem.

Tādējādi sieniņu biezuma aprēķina vispārējā formula ir šāda:

kur: T ir vēlamais parametrs - sienas biezums; RTS - aprēķinātais sienas biezums; PC - palielinās korozīvs nodilums.

Aprēķinātais sienas biezums atkarībā no spiediena tiek aprēķināts pēc šādas formulas:

kur: tips - iekšējais pārspiediens; Dņar - caurules ārējais diametrs; DR - pieļaujamais spriegums pārtraukumā; KPSH - šuvju stiprības koeficients. Tās vērtība ir atkarīga no ražošanas cauruļu ražošanas tehnoloģijas. Cauruļu sienas spiediena aprēķina pēdējā posmā mēs pievienojam PC parametra vērtību RTS. Tas tiek ņemts no kataloga.

Spiediena un cauruļvadu diametrs

Pareizs caurules šķērsgriezuma noteikšana ir ne mazāk svarīga kā to izvēle pēc ražošanas materiāla. Ja diametrs un spiediens tiek nepareizi aprēķināti, tajā esošajā caurulē, kā arī ūdens plūsmā būs gaisa turbulence. Tādēļ šķidruma pārvietošana cauri caurulei tiks papildināta ar paaugstinātu troksni, un ūdens piegādes līnijas iekšējā virsmā veidosies daudz kaļķu nogulsnes. Turklāt jāatceras, ka spiediena atkarība no caurules diametra var negatīvi ietekmēt ūdens apgādes sistēmas caurlaidspēju. Praksē daudzi dzīvokļu un māju iedzīvotāji saskārās ar situāciju, kad, vienlaikus ieslēdzot vairākus krānus, ūdens spiediens strauji kritās. Šī problēma rodas divu iemeslu dēļ: kad spiediens samazinājās visā sistēmā un ar samazinātu cauruļvadu diametru.

Ūdensapgādes tīkla jauda ir atkarīga no caurules diametra

Zemāk ir tabula maksimālai paredzamajai ūdens plūsmai cauri visbiežāk sastopamo diametru cauruļvadiem ar dažādiem spiediena lielumiem.

Velkmes sadalījums un spiediena zudums cauruļvadu laminārās šķidruma plūsmas laikā

Novērojot šķidruma kustību caurulēs un kanālos, var redzēt, ka vienā gadījumā šķidrums saglabā noteiktu daļiņu secību, bet citos - neregulāri. Tomēr izsmeļošos eksperimentus šajā jautājumā veica Reinolds 1883. gadā. Zīm. 4.1 attēlots iestatījums, kas ir līdzīgs Reinoldsa eksperimentiem.

Zīm. 4.1. Reinoldsa instalācijas diagramma

Iekārta sastāv no tvertnes A ar ūdeni, no kuras atveras stikla caurule B ar tapu C un galu galā atdala kuģi D un ūdens krāsas šķīdumu, ko caur cauruli var injicēt plānā plūsmā stikla mēģenes B iekšpusē.

Pirmais šķidruma kustības gadījums. Ja jūs nedaudz atverat vārstu C un ļaujiet ūdenim plūst cauruļvadā ar mazu ātrumu un pēc tam izmantojiet celtni E, lai ievadītu krāsu ūdens plūsmā, tad redzēsiet, ka krāsa, kas ievada caurulē, nemēģinās sajaukt ar ūdens plūsmu. Visā stikla caurulē ir skaidri redzama krāsa, kas norāda uz šķidruma plūsmas slāņaino raksturu un sajaukšanas neesamību. Ja tajā pašā laikā, ja savienojat pjezometru vai Pitot cauruli ar cauruli, tad laika gaitā tie rādīs tādu pašu spiedienu un ātrumu. Šo kustības veidu sauc par lamināru.

Otrais gadījums ir šķidruma kustība. Ar pakāpenisku ūdens plūsmas ātruma palielināšanos caurulē, atverot krānu C, plūsmas paraugs sākotnēji nemainās, bet pēc tam ar noteiktu plūsmas ātrumu tas sāk strauji mainīties. Krāsa, kad tā atstāj caurulīti, sāk svārstīties, pēc tam samazinās un sajaucas ar ūdens plūsmu, un kļūst redzamas virpuļu formas un šķidruma rotācijas kustība. Pjezometrā un Pitotas caurulē ūdens plūsmā būs nepārtraukti spiediena un ātruma pulsācijas. Šādu plūsmu sauc par turbulentu (4.1. Att., Iepriekš).

Ja jūs samazināsiet plūsmas ātrumu, tiks atjaunota lamināra plūsma.

Tātad, lamināro plūsmu sauc par lamināro plūsmu, nesajaucot šķidruma daļiņas un bez ātruma un spiediena pulsācijas. Ja šķidruma lamināra plūsma ir taisnā caurulē ar pastāvīgu šķērsgriezumu, visas plūsmas līnijas ir vērstas paralēli caurules asij, bet šķidruma daļiņu šķērsvirzienā nav.

Spiediena zudumi šķidruma laminārajā plūsmā

Pētījumi liecina, ka ar lamināro šķidruma plūsmu apļveida caurulē maksimālais ātrums ir uz caurules asi. Cauruļu sienās ātrums ir nulle, jo šķidras daļiņas pārklāj cauruļvada iekšējo virsmu ar plānu fiksētu slāni. No caurules sienām līdz savai asij, ātrums aug vienmērīgi. Diagramma par ātruma sadalījumu plūsmas šķērsgriezumā ir revoluboļa parabolīds, un parabolīda aksiālās plaknes daļa ir kvadrātiskā parabola (4.3. Att.).

Zīm. 4.3. Shēma laminārās plūsmas izskatīšanai

Vienādojumam, kas savieno mainīgos υ un r, ir šāda forma:

kur P1 un P2 ir spiediena attiecīgi 1. un 2. iedaļā.

Cauruļu sienās vērtība ir r = R, tad ātrums ir υ = 0, un pie r = 0 (plūsmas ass) ātrums būs maksimālais

Tagad mēs nosaka plūsmas ātrumu laminārai plūsmai apļveida caurulītē. Tā kā ātruma sadalījuma diagramma apļveida caurulē ir rotācijas parabolīda formā ar maksimālo ātruma vērtību caurules centrā, plūsmas ātrums ir skaitliski vienāds ar šī parabolīda tilpumu. Mēs definējam šo apjomu.

Maksimālais ātrums dod parabolīda augstumu

Kā zināms no ģeometrijas, parabolīda tilpums ar augstumu h un platību ρR2 ir vienāds ar

un mūsu gadījumā

Ja R vietā mēs nomainīsim caurules diametru d, tad formula (4.4.) Aizņem formu

Plūsmas ātrumu caurulē var izteikt ar vidējo ātrumu:

Lai noteiktu spiediena zudumu lamināras šķidruma plūsmas gadījumā apļveida caurulē, mēs uzskatām cauruļvada daļu ar garumu l, caur kuru plūsma plūst laminārā režīma apstākļos (4.3.attēls).

Spiediena zudums cauruļvadā būs vienāds ar

Ja formulā dinamisko viskozitātes koeficientu μ aizstāj ar kinemātiskā viskozitātes koeficientu υ un blīvumu ρ (μ = υ ρ) un dala abas vienādojuma daļas ar šķidruma tilpuma svaru γ = ρ g, tad iegūstam:

Tā kā iegūtās vienlīdzības kreisā puse ir vienāda ar spiediena zudumu hpot pastāvīgā diametra caurulē, tad šī vienlīdzība beidzot būs tāda forma:

Vienādojumu var pārveidot par universālo Weisbach-Darcy formulu, kas beidzot tiek uzrakstīta kā:

kur λ ir hidrauliskās berzes koeficients, ko laminārajai plūsmai aprēķina pēc izteiksmes:

Tomēr, laminārā režīmā, lai noteiktu hidrauliskās berzes koeficientu λ TM. Bashta iesaka atkal

Šķidruma kustība caur caurulēm. Spiediena spiediena atkarība no plūsmas ātruma

Šķidruma kustība caur caurulēm.
Spiediena spiediena atkarība no plūsmas ātruma

Stacionāra šķidruma plūsma. Nepārtrauktības vienādojums

Apsveriet gadījumu, kad šķidruma šķidrums plūst cauri horizontālai cilindriskai caurulei ar mainīgu šķērsgriezumu.

Šķidruma plūsmu sauc par stacionāriem, ja katrā plūsmas aizņemto vietu punktā tā ātrums nemainās ar laiku. Stacionāra plūsmas gadījumā caur jebkura caurules šķērsgriezuma vienādus šķidruma tilpumus pārnes vienādos laika periodos.

Šķidrumi ir praktiski nesaspiežami, tas ir, mēs varam pieņemt, ka konkrētajai šķidruma masai vienmēr ir pastāvīgs tilpums. Tādēļ šķidruma tilpuma viendabīgums caur dažādām caurules sekcijām nozīmē to, ka šķidruma plūsmas ātrums ir atkarīgs no caurules sekcijas.

Ļauj vienmērīgi šķidruma plūsmas ātrumiem caur caurules S1 un S2 šķērsgriezumiem attiecīgi būt v1 un v2. Siltuma plūsma, kas plūst laikā t no S1 sekcijas, ir V1 = S1v1t, un šķidruma tilpums, kas plūst cauri S2 sekcijai vienlaicīgi, ir vienāds ar V2 = S2v2t. No vienlīdzības V1 = V2 no tā izriet

Attiecību (1) sauc par nepārtrauktības vienādojumu. No tā izriet

Tāpēc, pie vienmērīgas šķidruma plūsmas, tā daļiņu kustības ātrums caur dažādiem cauruļvada šķērsgriezumiem ir apgriezti proporcionāls šo sekciju zonām.

Spiediens kustīgajā šķidrumā. Bernuļu likumi

Plūsmas ātruma palielinājums, pārejot no caurules sekcijas ar lielāku šķērsgriezuma laukumu līdz caurules sekcijai ar mazāku šķērsgriezuma laukumu, nozīmē, ka šķidrums pārvietojas paātrinājumu.

Saskaņā ar Ņūtona otro likumu, paātrinājumu izraisa spēks. Šajā gadījumā šis spēks ir spiediena spēku atšķirība, kas ietekmē pašreizējo šķidrumu cauruļvada plašās un šaurās daļās. Līdz ar to caurules plašajā daļā šķidruma spiedienam jābūt lielākam nekā šaurā. To var tieši novērot ar pieredzi. Attēlā Ir parādīts, ka dažādu šķērsgriezumu sekcijās S1 un S2 manometriskās caurules ievieto caurulītē, caur kuru šķidrums plūst.

Kā liecina novērojumi, šķidruma līmenis manometriskajā mēģenē caurules S1 sadaļā ir augstāks nekā S2 sekcijas šķidrums. Līdz ar to spiediens šķidrumā, kas plūst cauri šķērsgriezumam ar lielāku platību S1, ir lielāks nekā spiediens šķidrumā, kas plūst cauri šķērsgriezumam ar mazāku laukumu S2. Līdz ar to vienmērīga šķidruma plūsma tajās vietās, kur plūsmas ātrums ir mazāks, spiediens šķidrumā ir lielāks un, gluži pretēji, ja plūsmas ātrums ir lielāks, spiediens šķidrumā ir mazāks. Šo secinājumu vispirms panāca Bernulli, tādēļ šo likumu sauc par Bernuļu likumu.

Problēmu risināšanas demontēšana:

PROBLĒMA 1. Ūdens plūst horizontālā caurulē ar mainīgu šķērsgriezumu. Plūsmas ātrums plūsmas daļā ir 20 cm / s. Nosakiet ūdens plūsmas ātrumu šaurā caurules daļā, kuras diametrs ir 1,5 reizes mazāks par platas daļas diametru.

PROBLĒMA 2. Horizontālā caurulē ar 20 cm2 sekciju šķidrums plūst. Vienā vietā caurulei ir 12 cm2 sašaurinājuma daļa. Starp cauruļu platākajām un šaurākajām daļām uzstādīto šķidrumu līmeņus manometriskajās caurulēs ir 8 cm. Nosakiet šķidruma tilpuma plūsmas ātrumu 1 sek.

PROBLĒMA 3. Horizontāli novietota šļirces virzuve tiek pielikta ar 15 N spēku. Nosakiet ūdens plūsmas ātrumu no šļirces gala, ja virzuļa laukums ir 12 cm2.

Spiediena sadalījums caurulēs

Šajā rakstā mēs atrisināsim problēmas ar spiediena zudumu cauruļvadā. Šis raksts palīdzēs jums saprast, kā notiek izturība pret plūsmu. Reālos skaitļos es aprakstīšu algoritmu, kā to izdarīt. Mēs izmantojam pamata formulas.

Ļaujiet mums izpētīt vienkāršu piemēru ar cauruli, kā redzams attēlā cauruļvada sākumā, tad sūknis nāk ar manometru, kas ļauj izmērīt šķidruma spiedienu cauruļvada sākumā. Pēc noteikta garuma ir uzstādīts otrais manometrs, kas ļauj izmērīt spiedienu caurules galā. Nu, pašā galā ir celtnis. Šī shēma ir diezgan vienkārša, un es mēģināšu sniegt piemērus. Un tā mēs sākam.

Kopumā ir vairāk nekā viens veids, kā noskaidrot spiediena zudumus: veids, kā spiedienu uzzināt caurules sākumā un beigās, var aprēķināt pēc formulas: M1-M2 = Spiediens, tas ir, starpība starp diviem manometriem. Pieņemsim, ka mums izdevās, rupji runājot, 0,1 MPa, kas ir viena atmosfēra. Tas nozīmē, ka mūsu galvas zudums garumā ir 0,1 MPa. Lūdzu, ņemiet vērā, ka varam norādīt spiediena zudumu divos daudzumos, tas ir hidrostatiskais spiediens, kas ir 0,1 MPa un ūdens staba augstums metros, kas ir 10 metri. Tā kā es nekad neesmu teicis ik pēc 10 metriem, tas ir viens spiediena atmosfēra.

Pastāv virkne metožu, kā aprēķināt galvas zudumus bez caurulēm. Zinātnieki, pētnieki ir sagatavojuši mums izmantot brīnišķīgas formulas un skaitļus, kas mums noderēs.

Ir laba formula, kas ļauj aprēķināt spiediena zudumus visā cauruļvada garumā.

Tagad parunāsim par hidrauliskās berzes koeficientu.

Formulas šī koeficienta noteikšanai ir atkarīgas no Reinoldsa numura un līdzvērtīgas cauruļu nelīdzenuma.

Atļaujiet man jums atgādināt šo formulu (tas attiecas tikai uz apaļajām caurulēm):

Tālāk atrodam formulu hidrauliskās berzes koeficienta noteikšanai tabulā:

Šeit Δuh - Ekvivalents caurules nelīdzenums. Šī vērtība tabulās ir norādīta milimetros, bet, kad jūs ievietojat formulu, jums jāpārvērš metros. Parasti neaizmirstiet ievērot mērvienību samērīgumu un nesajaukt dažādu tipu formās [mm] ar [m].

d ir caurules iekšējais diametrs, tas ir, šķidruma plūsmas diametrs.

Es arī vēlos atzīmēt, ka līdzīgas rupjības vērtības ir absolūtas un relatīvas, vai arī ir relatīvi koeficienti. Tāpēc, ja, ja jūs meklējat tabulas ar vērtībām, tad šī vērtība ir jāsauc par "līdzvērtīgu cauruļu nelīdzenumu" un nekas cits, pretējā gadījumā rezultāts būs kļūdains. Līdzvērtīgs līdzeklis - vidējais raupjuma augstums.

Dažās tabulas šūnās ir norādītas divas formulas, kuras var paļauties uz vienu atlasīto, tie gandrīz piešķir tādu pašu rezultātu.

Tabula: (Roughness ekvivalents)

Tabula: (Kinemātiskā ūdens viskozitāte)

Un tagad atrisināsim problēmu:

Atrodiet spiediena zudumu visā garumā, kad ūdens pārvietojas pa jauno čuguna cauruli D = 500 mm pie plūsmas ātruma Q = 2 m 3 / s, caurules garums L = 900 m, temperatūra t = 16 ° С.

Risinājums: vispirms mēs atrodam plūsmas ātrumu caurulē ar formulu:

Šeit ω ir plūsmas laukums. Vai ir formula:

ω = πR 2 = π (D 2/4) = 3,14 * (0,5 2/4) = 0,19625 m 2

Tālāk mēs atrodam Reinoldsa numuru pēc formulas:

Re = (V * D) / ν = (10.19 * 0.5) / 0.00000116 = 4 392 241

ν = 1,16 * 10 -6 = 0,00000116. Ņemts no galda. Ūdenim temperatūrā 16 ° C.

Δuh= 0,25 mm = 0,00025 m. Ņem no galda jauna čuguna caurules.

Tālāk mēs pārbaudām tabulu, kur atrodam formulu hidrauliskās berzes koeficienta noteikšanai.

Tālāk mēs aizpildām formulu:

h = λ * (L * V 2) / (D * 2 * g) = 0,01645 * (900 * 10,19 2) / (0,5 * 2 * 9,81) = 156,7 m.

Atbilde: 156,7 m = 1,567 MPa.

Apskatīsim piemēru, kad caurule paaugstinās noteiktā leņķī.

Šajā gadījumā mums ir jāpievieno augstums (metros) pret spiediena zudumu līdz parastajam uzdevumam. Ja caurule iet uz leju līdz apakšai, tad augstums ir jāpalielina.

Lai neskaitītu visu matemātiku manuāli, esmu sagatavojusi īpašu programmu:

Spiediena sadalījums mainīgās caurules caurulē

Ievērojiet nepārtrauktā šķidruma stacionāro kustību mainīgā šķērsgriezuma mēģenē, kas vērsta no kreisās uz labo bultiņā 7.2. Smaguma ietekme var tikt ignorēta. Izvēlieties kādu pašreizējo līniju (piemēram, aksiālas). Šajā vienkāršošanā aplūkojam divus patvaļīgus punktus 1 un 2. Tad par šiem atlasītās racionalizācijas punktiem mēs varam rakstīt

nosacījums, ka strūkla nav nepārtraukta nevienā caurules daļā. Saskaņā ar šo likumu masas plūsma ideālā šķidruma kustībā mainīgas šķērsgriezuma mēģenē ir nemainīga vērtība. No šī nosacījuma izriet, ka lielāka ir nesadrebējamā šķidruma ātrums, jo mazāka ir cauruļvada daļa, un tā ir maksimālā cauruļvada šaurākajā daļā. Tādēļ šaurākajā caurules vietā spiediens ir minimāls atbilstoši (7.2.9.). Ja cauruļvada virsmas ir uzstādītas mērīšanas caurules, to šķidrums būs dažādos līmeņos. Tāpēc zemākā līmeņa mērinstrumenta šķidrums būs cauruļvada šaurākajā daļā.

Kā piemērus, kurus var vienkārši izskaidrot, izmantojot izveidoto produkciju, var minēt sekojošo: Piemēram, kuģu kapteiņiem ir aizliegts kuģus, kas ir paralēli kursam, tuvāk, līdz noteiktajam minimālajam attālumam. Patiešām, šajā gadījumā ūdens starp abiem kuģiem iegūst zināmu papildu ātrumu dēļ kanāla sašaurināšanās, ko veido kuģu sāni, un ūdens spiediens starp kuģiem ir mazāks nekā ārpus tiem. Tāpēc rodas spēki, kas ir vienādi ar spiediena spēku starpību kuģu ārējām un iekšējām pusēm, un ir tendence tuvināt kuģus, kas var novest pie to sadursmes (7.3.a att.). Ir labi zināms eksperimentālais fakts, ka, ja jūs izpūšat gaisu starp divām paralēlām papīra loksnēm, tad tie mēdz tuvināties (7.3.b att.).

Likbez par spiedienu cauruļvados

Cauruļvadi ir kā civilizācijas artērijas, "barojot" komfortu un labu garastāvokli mājām. Komunikācija ir lieliska zinātne. Ir izveidoti īpaši pakalpojumi, lai uzraudzītu ūdens, gāzes un citu noderīgu vielu piegādes sistēmu darbību un darbību. Lai palīdzētu cilvēkiem publicēt daudz metodoloģisko un informatīvo materiālu. Let's talk par vienu no svarīgākajiem komunikācijas aspektiem - kāds ir paredzamais spiediens cauruļvada un kā tas ietekmē sistēmas darbību.

Spiediena noteikšana

Kāds ir cauruļvada dizains, nominālais un darba spiediens? Kāda ir atšķirība starp šiem jēdzieniem? Saprotam, jo ​​bez šādu brīžu izpratnes būs grūti aprēķināt spiediena kritumu cauruļvadā, izvēlēties atbilstošus komunikācijas elementus un tādējādi nodrošināt ērtu uzturēšanos mājā.

Tātad atcerieties, ko nozīmē šādi termini:

  1. Projektēšanas spiediens ir maksimālais pārspiediens sistēmas iekšienē, kas rodas vielas iedarbības dēļ, ko pārvadā pa tīklu. Jāpatur prātā, ka ietekme rodas ne tikai cauruļvados, bet arī visos elementos, no kuriem sakari ir. No tā atkarīga sistēmas darbības ilgums un funkcionalitāte, kā arī mājās dzīvojošo ģimenes locekļu drošība.
  2. Nosacīts spiediens. Šo rādītāju izmanto, aprēķinot tvertņu un cauruļvadu stiprību, kas darbojas zem spiediena 20 grādu temperatūrā.
  3. Darba spiediens ir ārējs vai iekšējs, vienmērīgākais maksimālais pārspiediens, ko novēro normālos apstākļos un procesa standarta sastāvdaļās.
  4. Pārbaudes spiediens ir vienkāršs indikators, kas norāda mērījumus konstrukciju testēšanas laikā. Ir svarīgi izsekot sistēmas elementiem, kad spiediens cauruļvadā palielinās vai samazinās. Šī ir sava veida vispārējā "apdrošināšana" pirms tīkla.

Kas ir cauruļvads?

Parunāsim par to, kas šīs struktūras ir, un kādi elementi ir iekļauti sistēmā.

Sistēmas elementi

Cauruļvads ir struktūra, kas paredzēta gāzu, šķidrumu vai cieto vielu pārvietošanai.

Šī konstrukcija ir nepārtraukts šādu elementu tīkls:

  • caurules
  • stiprinājumi
  • plombas
  • automatizācijas iekārtas
  • slēgšanas un vadības vārsti,
  • atbalsta
  • starplikas
  • mērīšanas ierīces
  • apturēšana
  • piederumi
  • pretkorozijas elementi
  • citi nepieciešamie materiāli.

No savienojošajām detaļām dodieties uz kursu:

Savienojošo detaļu galvenais uzdevums ir elementu sakārtošana, ieskaitot tādas svarīgas vietas kā līmes, pagriezieni, līkumi, cauruļu diametra svārstības, kā arī situācijās, kad tīkla izmantošana ir apturēta. Daļēju savienojumu veic galvenokārt ar sadurmetālu metināšanu.

Kas ir cauruļvadi?

Galvenā līnija ir lauvas daļa (apmēram 2/3 daļas) no kopējā cauruļvadu garuma mūsu valstī. Tie ir transports uz naftu, gāzi uz patēriņa vai pārstrādes vietām (ražošanai, ostām utt.). Pēc apstrādes produkti tiek nosūtīti patērētājiem gar bagāžas sistēmu. Krievijā šādu konstrukciju kopējais garums ir vairāk nekā 200 tūkstoši kilometru. Atlikušā trešdaļa cauruļvadu tiek klasificēti kā tehnoloģiski. Viņi transportē šķidrumu, gāzi, tvaiku gatavā veidā vai kā pusfabrikātus, izejvielas. Šādi tīkli ir aprīkoti ar ugunsdzēsības un aizsardzības ierīcēm pret organismu un kaitīgo vielu būtību.

Protams, cauruļvadu būvniecībā iesaistīto produktu parametrus un kvalitāti apstiprina ražotāja pases un sertifikāti, protams, ja jūs neiegādājat nozagtas vai pašnodarbinātas preces.

Ir vērts pievērst uzmanību! Cauruļu krāsa ir atkarīga no tās, ko tā transportē. Tātad, piemēram, gāzes tīklam ir dzeltenais pārklājums, dzeramajam ūdenim ir zaļa krāsa, un tehniskajam ir melna nokrāsa. Sakari, kas pārvietojas tvaikos, krāsoti sarkanos toņos.

Klasifikācija

Kas ir augstspiediena vai zemspiediena cauruļvads? Kā viņi atšķiras?

Vispirms atcerēsimies, kuri cauruļvadi būtībā ir pārvadājamo vielu veidi?

  • gāzes cauruļvadi:
    • gaiss
    • skābeklis
    • hlorskābe
    • acetilēns,
    • amonjaks;
  • ūdens caurules;
  • skābekļa līnijas;
  • benzīna līnijas;
  • tvaika līnijas;
  • marinēšanas līnijas;
  • sārmaini cauruļvadi;
  • naftas cauruļvadi;
  • eļļas līnijas.

Savukārt vielas pēc saziņas, agresīvi atšķiras un tiek sadalītas šādās grupās:

  • zema agresīva vai neagresīva, izraisot korozijas parādīšanos sistēmā gada laikā ar ātrumu līdz 0,1 mm;
  • vidēja agresivitāte, izraisot koroziju ar gada ātrumu 0,1-0,5 mm;
  • ļoti agresīva, ja korozija kļūst ātrāk nekā vidēji.

Cauruļvada sienas biezuma aprēķins un sistēmas materiāla izvēle ir atkarīga ne tikai no spiediena, bet arī no pārvadāto produktu agresivitātes. Sakaru nolūkos, kas pārvietos vidējas agresīvas vielas, izmantojiet oglekļa tērauda elementus ar biezu sienu, lai aizsargātu tīklu no bojājumiem, kas radušies rūsas dēļ (standarts - līdz 0,5 mm gadā). Ja ļoti agresīvi produkti tiek pārvietoti pa komunikāciju, tad labākiem materiāliem šādām automaģistrālēm ir augsta leģētā tērauda un krāsaino metālu. Varat arī izvēlēties bimetalliskos elementus un pat nemetālus (ar profesionālas pieteikumu). Galvenais - materiāls ir lēnām izturīgs pret koroziju vai rūsu.

Un tagad spiediena cauruļvadu klasifikācija (1 kg / cm²):

  • brīva plūsma (tīkli, kas darbojas bez pārmērīga spiediena);
  • vakuums (līdz 1);
  • zema (1-15);
  • vide (16-100);
  • augsts (virs 100).

Ir svarīgi zināt! Piespiedu ievadīšana cauruļvadā jāveic attiecīgajiem dienestiem, kapteiņiem, kuriem ir īpaša atļauja šādam darbam.

Spiediens santehnikas sistēmā

Ūdensapgādes tīkls ir vispopulārākais mājsaimniecībā, turklāt to var uzstādīt atsevišķi - bez valsts iestāžu un reto profesionāļu iesaistīšanas.

Kāds ir spiediens aukstā ūdens cauruļvadā saskaņā ar GOST, kā aprēķināt šo rādītāju, lai tīkls ilgu laiku darbotos pareizi?

Viss tiek aprēķināts salīdzinoši vienkārši: galvenais parametrs ir lielākais rādītājs tīklā, kas iegūts no sistēmas vissliktākajām situācijām (izņemot ūdens āmura brīžus, kad novērojams straujš lekt).

Statiskā aprēķina aprēķins atšķiras. Šeit indikators tieši atkarīgs no spiediena sistēmas iekšpusē visaugstākās augstuma starpības vietā.

Piemērojot šādu noteikumu, ir līdzīgi aprēķini: vienmēr ņem vērā situācijas sliktos apstākļos.

Spiedienam katrā sistēmas atsevišķajā punktā jābūt tādam, lai ūdens varētu brīvi plūst gan visaugstākajā, gan visattālākajā tīkla daļā. Šajā brīdī no krāna, mitruma iedarbībai vajadzētu būt mērenam spiedienam - ērti lietojams.

Brīvs spiediens vienmēr pārsniedz augstākās kvalitātes krāna ģeodēzisko augstumu tīklā.

Minētā cauruļvadu plāna ar dzeramo ūdeni minimālie rādītāji (m):

  • vienstāva ēka - 10;
  • divstāvu māja - 12;
  • trīsstāvu ēka - 16;
  • katrā stāvā iepriekš ir plus 4.

Indikators ūdenī - no 10 metriem. Tallās ēkas, kas uzbūvētas augstākajos augstumos, ir aprīkotas ar ierīci ūdens spiediena paaugstināšanai ūdens apgādes sistēmā.

Ir vērts pievērst uzmanību! Neaizmirstiet: spiediens tīklā var samazināties hidrauliskās pretestības dēļ tīklā.

Kāpēc ūdens tīkls pārvietojas? Pateicoties palīgiem, piemēram, ūdens torņiem, sūkņiem un hidrauliskajām konstrukcijām.

Atsevišķs temats ir ūdens apgādes organizēšana ugunsdzēsības iekārtās. Šeit spiediena līmenis neatkarīgi no apstākļiem pārsniedz 10 m. Tikai izņēmuma gadījumos pēc saskaņošanas ar attiecīgajām iestādēm šo rādītāju var samazināt, nevis daudz.

Jūs tagad esat iepazinies ar pamata informācijas paketi attiecībā uz spiedienu cauruļvados. Joprojām ir pareizi piemērot šīs zināšanas sava ģimenes vai biznesa projekta labā.