96)Что называется полной удельной энергией потока?

Д ля изучения энергетических характеристик движущегося потока введем два определения – удельную энергию потока и удельную энергию сечения.

Удельная энергия массы жидкости, протекающая в единицу времени через выбранное живое сечение 1–1, определяемая относительно произвольной плоскости 0–0, называется удельной энергией потока

Удельная энергия потока может быть записана в виде

Удельная энергия потока для всех живых сечений потока должна определяться относительно единой горизонтальной плоскости.

Удельная энергия потока для установившегося движения уменьшается вниз по течению, так как само течение происходит за счет расходования энергии.

Частное значение полной энергии потока, подсчитанное относительно горизонтальной плоскости, проходящей через наинизшую точку живого сечения русла, называется удельной энергией сечения Есеч (рисунок 3.4). Есеч определяется из уравнения Бернулли (3.10), а = 0, то есть

где Еп – удельная потенциальная энергия;

Ек – удельная кинетическая энергия.

97)Особенности турбулентного потока. Структура потока. Понятие об абсолютной и относительной шероховатости стенок трубы.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ - форма течения жидкости или газа, при к-рой вследствие наличия в течение многочисленных вихрей различных размеров жидкие частицы совершают хаотически неустановившиеся движения по сложным траекториям, в противоположность ламинарным течениям с гладкими квазипараллельными траекториями частиц. Турбулентное течение наблюдаются при определенных условиях (при достаточно больших Рейнольдса числах) в трубах, каналах, пограничных слоях около поверхностей движущихся относительно жидкости или газа твёрдых тел, в следах за такими телами, струях, зонах перемешивания между потоками разной скорости, а также в разнообразных природных условиях. Таким образом, турбулентное движение можно определить как движение жидкости с пульсацией скоростей, приводящей к перемешиванию жидкости.

Исследование течения жидкости в шероховатых трубах практически полностью основываются на экспериментальных исследованиях. На их результатах основаны зависимости и расчётные формулы, применяющиеся для определения потерь энергии в подобных условиях. Основная формула для определения потерь напора – формула Дарси. Отличие заключается только в коэффициенте потерь на трение. В отличие от турбулентных потоков в гладких трубах, где коэффициент на трение полностью определяется числом Рейнольдса Re, для потоков в трубах имеющих шероховатые внутренние поверхности зависит ещё и от размеров этой шероховатости. Установлено, что решающее значение имеет не абсолютная высота неровностей (абсолютная шероховатость) k, а отношение высоты этих неровностей к радиусу трубы r₀. Эта величина обозначается и называется относительной шероховатостью.

98)Истечение жидкости через насадки на примере внешнего цилиндрического насадка и сравнении с истечением через отверстие с теми же геометрическими параметрами.

При истечении жидкости через отверстия в тонкой стене или отверстия с острой кромкой (рис.2.27) происходит сжатие струи на выходе, так как частицы жидкости на выходе изменяют таекторию движения.

В суженной части С-С площадь сечения струи Ac меньше площади отверстия A. Если другие факторы не влияют на выход струи, то происходит совершенное сжатие струи по всему периметру (полное сжатие). Степень сжатия оценивается коэффициентом сжатия струи.

Для круглого отверстия с острыми кромками ε - 0,64. Считается, что при истечении жидкости через малые отверстия возникают только местные потери напора. Скорость истечения в суженном сечении С-С будет

где α - коэффициент кинетической энергии; ζ - коэффициент сопротивления отверстия;

φ - коэффициент скорости.

Расход жидкости

Обозначив коэффициент расхода через μ=εφ, получим

Величина H называется напором истечения.

Коэффициенты μ, ε, φ зависят от числа Рейнольдса. Однако при Re>104 эти коэффициенты практически постоянны.

Внутренний цилиндрический насадок выполняют в виде трубки, приставленной к отверстию изнутри сосуда.

Насадок работает неполным сечением, и жидкости вытекая из отверстия, не косая его стенок, что приходит к значительному уменьшению расхода.

Внешний цилиндрический насадок - увеличивает расход в 1,33 раза по сравнению с расходом из отверстия тонкой стенки.

Внешний цилиндрический насадок (рис.2.29 а). Струя при входе в насадок сжимается, образуя зону пониженного давления, затем снова расширяется и заполняет все сечение.

Подсасывающее действие приводит к увеличению расхода до 30 % по сравнению с отверстием такого же диаметра. Коэффициент расхода цилиндрического насадка μ=0,82. При закруглении входных кромок коэффициент расхода возрастает до 0,92. На выходе из насадка диаметр струи

равен диаметру отверстия (ε=1), следовательно, μ=φ.