- •В.А.Кудинов, э.М.Карташов гидрАвЛика
- •Глава 1 введение
- •§ 1.1. Краткий исторический обзор развития гидравлики
- •§ 1.2. Определение науки «Гидромеханика»
- •§ 1.3. Реальные и идеальные жидкости
- •§ 1.4. Размерности физических величин, применяемых в гидРомеханИке
- •Глава 2 свойства жидкостей
- •§ 2.1. Основные физико-механические свойства жидкости
- •§ 2.2. Вязкость. Закон ньютона для внутреннего трения в жидкости
- •§ 2.3. Зависимость вязкости от температуры и давления. Вискозиметры
- •Глава 3 гидростатика
- •§ 3.1. Силы, действующие в жидкости
- •§ 3.2. Гидростатическое давление и его свойства
- •§ 3.3. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости
- •§ 3.4. Потенциал массовых сил
- •§ 3.5. Интеграл уравнений эйлера для несжимаемой жидкости
- •§ 3.6. Уравнение поверхности равного давления
- •§ 3.7. Основное уравнение гидростатики
- •§ 3.8. Методы и приборы для измерения давления. Абсолютное и избыточное давление. Вакуум
- •§ 3.9. Гидростатический напор и энергетический закон для жидкости, находящейся в равновесии
- •§ 3.10 Интегрирование уравнений эйлера для случая относительного покоя жидкости
- •§ 3.11. Сила давления жидкости на криволинейную поверхность произвольной формы
- •§ 3.12. Частные случаи расчета сил, действующих на криволинейные поверхности закономерных форм
- •§ 3.13. Сила давления жидкости на плоскую стенку произвольной формы
- •§ 3.14. Гидростатический парадокс
- •§ 3.15. Центр давления и определение его координат
- •§ 3.16. Простые гидравлические машины. Гидравлический пресс
- •§ 3.17. Гидравлический аккумулятор
- •§ 3.18. Закон Архимеда
- •§ 3.19. Условия плавучести и остойчивости тел, частично погруженных в жидкость
- •Глава 4 Гидродинамика
- •§ 4.1. Основные кинематические понятия и определения. Два метода исследования движения жидкости
- •§ 4.2. Траектории частиц и линии тока
- •§ 4.3. Установившееся движение
- •§ 4.4. Струйчатая модель движения жидкости. Трубка тока. Расход жидкости
- •§ 4.5. Средняя скорость
- •§ 4.6. Уравнение неразрывности в переменных эйлера в декартовой системе координат
- •§ 4.7. Дифференциальные уравнения движения идеальной (невязкой) жидкости (уравнения эйлера)
- •§ 4.8. Дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости (уравнения навье-стокса)
- •§ 4.9. Уравнение бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости
- •§ 4.10. Физический и геометрический смысл уравнения бернулли. Напор жидкости
- •§ 4.11. Уравнение бернулли для элементарной струйки реальной жидкости
- •§ 4.12. Уравнение бернулли для потока реальной жидкости
- •§ 4.13. ГрафИческая иллюстрация уравнения бернулли для потока реальной жидкости
- •§ 4.14. Практическое применение уравнения бернулли
- •§ 4.15. Трубка прандтля
- •§ 4.16. Трубка вентури, сопло, диафрагма
- •Глава 5 основы теории гидродинамического подобия
- •§ 5.1. Основные понятия и определения теории подобия
- •§ 5.2. Теоремы теории подобия. Критерии подобия
- •§ 5.3. Физический смысл критериев подобия
- •§5.4. Метод анализа размерности
- •Глава 6
- •§ 6.1. Два режима движения жидкости
- •§ 6.2. Равномерное движение жидкости
- •§ 6.3. Основное уравнение равномерного потока. Уравнение динамического равновесия равномерного потока
- •§ 6.4. Ламинарное движение жидкости
- •§ 6.5. Расход жидкости
- •§ 6.6. Коэффициент линейных потерь при ламинарном движении жидкости
- •§ 6.7. Формирование изотермического ламинарного потока
- •§ 6.8. Основы гидродинамической теории смазки
- •§ 6.9. Турбулентное движение жидкости
- •§ 6.10. Турбулентное перемешивание. Пульсация скоростей и напряжений при турбулентном режиме
- •§ 6.11. Осреднение скоростей
- •§ 6.12. Осреднение напряжений
- •§ 6.13. Структура турбулентного потока
- •§ 6.14. Касательные напряжения в турбулентном потоке
- •§ 6.15. Полуэмпирические теории турбулентности
- •§ 6.16. Логарифмический закон распределения скоростей в круглой трубе
- •§ 6.17. Экспериментальные данные для коэффициента гидравлического сопротивления. Опыты Никурадзе и Зегжда
- •§ 6.18. Формулы для определения коэффициента гидравлического сопротивления
- •§ 6.19. Местные сопротивления
- •§ 6.20. Зависимость коэффициента местных потерь от числа Рейнольдса
- •§ 6.21. Принцип наложения потерь напора. Коэффициент сопротивления системы
- •§ 6.22. Основные расчетные формулы для определения потерь напора
- •Глава 7 Гидравлический расчёт трубопроводов
- •§ 7.1. Назначение и классификация трубопроводов
- •§ 7.2. Расчет и проектирование трубопроводов
- •§ 7.3. Гидравлический расчет простого трубопровода
- •§ 7.4. Метод эквивалентных потерь
- •§ 7.5. Гидравлический расчет сложных трубопроводов
- •§ 7.6. Гидравлические характеристики трубопроводов
- •§ 7.7. Гидроэнергетический баланс насосной установки
- •§ 7.8. Сифонные трубопроводы
- •§ 7.9. Гидравлический удар в трубах
- •§ 7.10. Кавитация
- •Глава 8 Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •§ 8.1. Истечение через малое отверстие в тонкой стенке
- •§ 8.2. Истечение через большое отверстие
- •§ 8.3. Истечение через затопленное отверстие
- •§ 8.4. Истечение жидкости при переменном напоре
- •§ 8.5. Истечение через насадки
- •Оглавление
- •Средние значения модуля упругости е жидких и твердых тел
- •Средние значения эквивалентной шероховатости э
- •Библиографический список
Глава 7 Гидравлический расчёт трубопроводов
§ 7.1. Назначение и классификация трубопроводов
Трубопроводы служат для перемещения по ним разнообразных жидкостей и газов. В зависимости от рода перекачиваемой жидкости различают: водопроводы, нефтепроводы, маслопроводы, газопроводы и т.п.
В зависимости от конфигурации различают простые и сложные трубопроводы.
Простым называется трубопровод, не имеющий разветвлений от точки забора до точки потребления.
Разветвленные трубопроводы называются сложными. Они делятся на следующие основные виды:
а) разветвленные или тупиковые;
б) трубопроводы с параллельным соединением;
в) кольцевые трубопроводы.
В зависимости от длины и гидравлических условий расчета их разделяют на длинные и короткие.
Длинными называются такие трубопроводы, которые имеют значительную протяженность и в которых линейные потери напора являются основными потерями. В них местные потери напора обычно специально не учитываются, а принимаются в 5-10% от потерь по длине. В коротких трубопроводах местные потери напора являются основными.
Расход жидкости в трубопроводе может быть:
а) транзитным, т.е. передаваемым по магистрали без отбора;
б) путевым, т.е. отбираемым из магистрали по пути.
§ 7.2. Расчет и проектирование трубопроводов
В наиболее общей постановке задачи при проектировании трубопроводов задаются: расход жидкости Q и положения начального и конечного пунктов трубопровода. В случае сложного трубопровода задаются расходы на всех участках трубопровода и расположение потребителей. На основании топографических изысканий на плане наносится трасса трубопровода с указанием его длины.
Определению подлежат диаметр трубопровода d и напор H1 в его начальной точке. Рассматриваемая задача допускает множество решений, так как при изменении d меняется и H1. Чем больше диаметр d, тем меньше потребный напор H1. Величина диаметра трубопровода поэтому обычно определяется из экономических соображений.
Рис. 7.1
Очевидно, что с увеличением диаметра трубопровода будут возрастать капитальные затраты. Но одновременно с этим будут уменьшаться эксплуатационные расходы, так как с увеличением d уменьшается H1, и уменьшаются расходы энергии на перекачку жидкости. Для нахождения экономически выгодного диаметра d строят график (рис.7.1), где кривая - капитальные затраты (в руб.), вычисленные с учетом срока окупаемости, кривая - эксплуатационные расходы.
Тогда суммарные затраты выразятся кривой, полученной как сумма . Абсцисса dэ и определит тот экономически выгодный диаметр, при котором затраты будут наименьшими, т.е. .
Помимо рассмотренной основной задачи при расчете трубопроводов могут встретиться также следующие частные задачи.
1. Определение перепада напора по заданному расходу Q и размерам трубопровода.
2. Определение расхода Q при заданном перепаде напора H и размерам трубопровода.
3. Определение диаметра d при заданном расходе Q и перепаде H.
Если число Рейнольдса невелико, то при определении Q или d коэффициент становится известным лишь после окончания расчета. Поэтому в этом случае расчет усложняется и ведется методом последовательных приближений.