Презентация: ГІДРОДИНАМІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА ОБЛАДНАННЯ ПЕРЕРОБНИХ І ХАРЧОВИХ

ГІДРОДИНАМІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА ОБЛАДНАННЯ ПЕРЕРОБНИХ І ХАРЧОВИХ ОСНОВНІ ЗАКОНИ ТА ПОЛОЖЕННЯ Види руху рідини Елементарна цівка і потік рідини Витрата і середня швидкість Рівняння нерозривності Енергія і робота Види енергії Закон збереження енергії - рівняння Бернуллі Ідеальна рідина, елементарна цівка Приклади застосування рівняння Бернуллі Двигун Флетнера ( турбопарус ) Приклади застосування рівняння Бернуллі Карбюратор Кінетична енергія потоку рідини Потенційна енергія потоку рідини Рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини Питома енергія Напір Тиск Фізична природа гідравлічних опорів Гідравлічні опору в рівнянні Бернуллі Режими руху Число Рейнольдса Re Критичне число Рейнольдса Re кр Гідравлічний діаметр Втрати по довжині. Формула Дарсі-Вейсбаха Місцеві втрати. Формула Вейсбаха Коефіцієнти місцевих втрат Коефіцієнт тертя Гідравлічно гладкі труби Гідравлічно шорсткі труби Ламінарний режим Рекомендації для розрахунків Залежність втрат по довжині від витрати ( ламінарний режим) Залежність втрат по довжині від витрати ( турбулентний режим) Критерії гідромеханічної подібності ГІДРОДИНАМІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА ОБЛАДНАННЯ ПЕРЕРОБНИХ І ХАРЧОВИХ
1/35
Средняя оценка: 4.7/5 (всего оценок: 66)
Скачать (1302 Кб)
Код скопирован в буфер обмена
1

Первый слайд презентации

ГІДРОДИНАМІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА ОБЛАДНАННЯ ПЕРЕРОБНИХ І ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ Лектор: професор, ПАЛАМАРЧУК Ігор Павлович

2

Слайд 2: ОСНОВНІ ЗАКОНИ ТА ПОЛОЖЕННЯ

Гідродинаміка вивчає закони руху рідин і розглядає застосування цих законів при вирішенні практичних та інженерних задач

3

Слайд 3: Види руху рідини

1 2 3 4 i Траекторія частинки рідини У точках простору 1, 2,.. i рідина має різними швидкостями і тисками U, p Рух рідини несталий u=f(x,y,z,t); p=f(x,y,z,t) сталий t=const u=f(x,y,z); p=f(x,y,z)

4

Слайд 4: Елементарна цівка і потік рідини

Потік рідини - сукупність елементарних цівок, що рухаються з різними швидкостями U Живий (поперечний перетин)- перетин, перпендикулярний напрямку швидкостей Жив ий (поперечний) перетин ( s) S= p d 2 /4 - площа перетину P = p d - змочений периметр Елементарна цівка, швидкість U, перетин ds

5

Слайд 5: Витрата і середня швидкість

Витрата - кількість рідини, що проходить через поперечний переріз потоку за одиницю часу Q=  dQ=  uds=v. s - м 3 / с, об ’ ємна витрата Q m = r Q= r. v. s U v – середня швидкість - кг /c, масова витрата Q G = r gQ= r. g. v. s - н /c, вагова витрата

6

Слайд 6: Рівняння нерозривності

W 1 =v 1. t. s 1 - об'єм через перетин 1-1 v 1. t. s 1 = v 2. t. s 2 W 2 =v 2. t. s 2 - об'єм через перетин 2 - 2 Рідина нестискається і в ній неможливо утворення пустот. Ця умова суцільності або нерозривності руху v 1. s 1 = v 2. s 2 = Q=const v 1 / v 2 =s 2 / s 1 - швидкості обернено пропорційні площам перетинів r 1. v 1. s 1 = r 2. v 2. s 2 = Q m =const - для газу

7

Слайд 7: Енергія і робота

Енергія Енергія - це використана робота, математична абстракція, формула, за якою можна обчислити максимальну роботу Визначає запас роботи, яку може зробити тіло, змінюючи свій стан h = робота / енергія= A / E - к.к.д. механізму Работа Скалярний добуток сили на переміщення під дією цієї сили. A=F. s. cos a a s F

8

Слайд 8: Види енергії

Енергія рідини кінетична потенційна розташування E z тиск E p E z = mgz G=mg z 0 0 E p = Fx=p. s. x=pW=mp/ r F=p. s x E k =T. x = F и. x =m a. x= m. v/t. v/2. t = mv 2 /2 v x v=0 T F и

9

Слайд 9: Закон збереження енергії - рівняння Бернуллі Ідеальна рідина, елементарна цівка

E = dmgz + dmp/ r + dmu 2 /2 повна енергія маси dm рідини При русі ідеальної рідини повна енергія зберігається. Можливий перехід одного виду енергії в інший 1 U 1, p 1 2 U 2, p 2 2 0 0 z 1 z 2 E 1 = E 2 dmgz 1 + dmp 1 / r + dmu 1 2 /2= dmgz 2 + dmp 2 / r + dmu 2 2 /2 z 1 + p 1 / r g + u 1 2 /2g= z 2 + p 2 / r g + u 2 2 /2g Рівняння Бернуллі (1738)

10

Слайд 10: Приклади застосування рівняння Бернуллі Двигун Флетнера ( турбопарус )

z 1 + p 1 / r g + u 1 2 /2g= z 2 + p 2 / r g + u 2 2 /2g Якщо u 2 < u 1, то р 2 > p 1 F U =(p 2 -p 1 ). s Сила тиску вітру F U - сила через різницю швидкостей Результуюча сила U 0 U 2 = U 0 -dU, р 2 U 1 = U 0 +dU, р 1

11

Слайд 11: Приклади застосування рівняння Бернуллі Карбюратор

U в U б U в р ат, U в =0 р ат, U б =0 1 1 2 2 Приклади застосування рівняння Бернуллі Карбюратор z 1 + p 1 / r g + u 1 2 /2g= z 2 + p 2 / r g + u 2 2 /2g жиклер Тут тиск повітря менше атмосферного Якщо u 2 > u 1, тоді р 2 < p 1, тоді є в перерізі 2-2 тиск менше атмосферного. Бензин витікає в потік повітря.

12

Слайд 12: Кінетична енергія потоку рідини

E k =  dmu 2 /2= a mv 2 /2 Кінетична енергія маси m потоку рідини - сума енергій окремих цівок 2 U 2, p 2 2 U елементарна цівка v – середня швидкість Коефіцієнт Коріоліса a - співвідношення дійсної кінетичної енергії до енергії, яка визначається за середньої швидкості Чим більше нерівномірність швидкостей u, тим більше a. Для ламінарного режиму a =2, для турбулентного a = 1,1-1,2 (на практиці приймається 1 ).

13

Слайд 13: Потенційна енергія потоку рідини

E п =  dm ( gz + p/ r ) =  dm ( gz + p/ r )= = mgz + mp/ r Потенційна енергія маси m потоку рідини - сума енергій окремих цівок 1 z н 2 1 2 0 0 Цівка в (верхня - p в, z в ) Цівка н (нижня- p н, z н ) z в p в + r× g × z в = p н + r× g × z н = p+ r× g × z = const В перетині 1-1 немає сил інерції, тиск розподіляється по гидростатическому закону В перетині 2-2 з'являється сила інерції, тиск НЕ розподіляється по гідростатичному закону

14

Слайд 14: Рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини

E = mgz + mp/ r + a mv 2 /2 E 1 = E 2 + d E mgz 1 + mp 1 / r + a 1 mv 1 2 /2= mgz 2 + mp 2 / r + a 2 mv 2 2 /2 + d E Втрати енергії при русі рідини від перетину 1-1 до перетину 2-2 Повна енергія маси m потоку рідини в будь-якому перетині, дорівнює сумі потенційної і кінетичної 0 0 1 1 2 2

15

Слайд 15: Питома енергія

E/G =E/mg = z + p/ r g + a v 2 /2g = H ПИТОМА ЕНЕРГІЯ- енергія, віднесена до кількості речовини (об'ємному, чи масовому, або вагового) E/W =E/ ( m/ r ) = r gz + p + ar v 2 /2 E = mgz + mp/ r + a mv 2 /2 Повна енергія, джоулі (Н*м) Питома енергія Повний тиск - енергія одиниці об'єму, Па Гідродинамічний напір - енергія одиниці ваги, метри

16

Слайд 16: Напір

z 1 + p 1 / r g + a 1 v 1 2 /2g= z 2 + p 2 / r g + a 2 v 2 2 /2g + h 1-2 Це енергія, віднесена до ваги рідини Напір Вимірюється вметрах Використовується для побудови графіків зміни різних видів енергії по довжині потоку Напор Геометричний z 1, z 2 пєзометричний р 1 / r g, р 2 / r g Швидкісний v 1 2 /2g, v 2 2 /2g Втрати напору на подолання опорів

17

Слайд 17: Тиск

r g z 1 + p 1 + a 1 r v 1 2 /2= r g z 2 + p 2 + a 2 r v 2 2 /2 + d p 1-2 Тиск Це енергія, віднесена до обсягу рідини Вимірюється в паскалях Використовується при розрахунку гідроприводів та інших систем Тиск Ваговий r g z 1, r g z 2 статистичний р 1, р 2 динамічний r v 1 2 /2, r v 2 2 /2 Втрати тиску на подолання опорів

18

Слайд 18: Фізична природа гідравлічних опорів

Місцеві опори, зумовлені деформацією потоку, у зв'язку з перешкодами на його шляху Опір по довжині, зумовлені силами тертя і обтіканням граничних поверхонь Енергія витрачається на роботу з подолання сили тертя і на вихреобразование при обтіканні мікронерівностей стінки турбулентним потоком Енергія витрачається на роботу з подолання сили інерції при деформації потоку і на вихроутворення

19

Слайд 19: Гідравлічні опору в рівнянні Бернуллі

0 0 1 1 2 2 Втрати питомої енергії (напору) при русі рідини від перетину 1-1 до перетину.2-2: h 1-2 = h дл + h кр + h пов + h вых Гідравлічні опору в рівнянні Бернуллі h дл - опори для по довжині,  h м - місцеві опори місцеві втрати z 1 + p 1 / r g + a 1 v 1 2 /2g= z 2 + p 2 / r g + a 2 v 2 2 /2g + h 1-2

20

Слайд 20: Режими руху

Цівка рідини паралельна осі труби. Шари рідини не перемішуються. Ламінарний рух (від латинського lamina - шар) Цівка рідини розпалася на окремі вихори. Шари рідини перемішуються в поперечному напрямку. Турбулентний рух (від латинського turbulentus - хаотичний, безладний)

21

Слайд 21: Число Рейнольдса Re

Число (критерій) Рейнольдса). Re- міра відносини сили інерції до сили тертя - динамический коэффициент вязкости - кінематичний коефіцієнт в'язкості При збільшенні швидкості зростають сили інерції. Сили тертя при цьому більше сил інерції і до деяких пір випрямляють траєкторії цівок При деякій швидкості v кр : Сила інерції F и > сила тертя F тр, потік перетворюється в турбулентний

22

Слайд 22: Критичне число Рейнольдса Re кр

Число Рейнольдса, при якому ламінарний режим змінюється турбулентним Re кр залежить від форми перерізу каналу Re кр =2300 Re кр =1600 В такому каналі більше поверхня контакту між рідиною і стінкою і більше локальних факторів, що обурюють

23

Слайд 23: Гідравлічний діаметр

- За цією формулою визначається число Рейнольдса в каналі будь-якої геометрії Характерний лінійний розмір перетину. S – площа перетину; П - змочений периметр

24

Слайд 24: Втрати по довжині. Формула Дарсі-Вейсбаха

Рівняння Дарсі-Вейсбаха  - коефіцієнт гідравлічного тертя, залежить від режиму руху і стану поверхні трубопроводу l, d – довжина і діаметр трубопроводівда v – середня швидкість руху

25

Слайд 25: Місцеві втрати. Формула Вейсбаха

Рівняння Вейсбаха  - коефіцієнт місцевого опору, залежить від його виду та конструктивного виконання, приводиться в довідковій літературі g – гравітаційна стала v – середня швидкість руху

26

Слайд 26: Коефіцієнти місцевих втрат

Вид місцевого опору Коэфф. x Вхід в трубу без заокруглення вхідних кромок 0,5 Те ж, але при добре закруглених крайках 0,1 Вихід з труби в посудину великих розмірів 1 Різкий поворот без заокруглення при куті повороту 90 0 1,32 Коліно (плавне загругленіе ) при радіусі заокруглення (2-7) d ( d – діаметр труби) 0,5 – 0,3 Кран 5-10 Вхід у всмоктувальну коробку насоса із зворотним клапаном 5-10

27

Слайд 27: Коефіцієнт тертя

Lg100 l Коефіцієнт тертя Опити І. І. Нікурадзе (1933) и Г. А. Муріна ламінарний турбулентний Число Рейнольдса Re Re=2300 - турбулентний режим ламінарний режим

28

Слайд 28: Гідравлічно гладкі труби

- турбулентний режим Гідравлічно гладкі труби При збільшенні швидкості руху товщина ламінарного шару зменшується Умова для визначення товщини ламінарного шару Горбки шорсткості обтекаются ламінарним потоком і не впливають на опір

29

Слайд 29: Гідравлічно шорсткі труби

Кривизна шорсткості вступають у турбулентне ядро, з них виникають вихрі, а це додатковий опір. Ламінарний шар дуже тонкий. Всі горбки шорсткості виступають в турбулентний ядро і повністю визначають опір труби. При збільшенні швидкості товщина ламінарного шару зменшуєся При подальшому збільшенні швидкості

30

Слайд 30: Ламінарний режим

- при ламинарному режимі Горбки шорсткості покриті ламінарної плівкою і не роблять впливу на опір труби Ламінарний режим існує по всьому перетину труби

31

Слайд 31: Рекомендації для розрахунків

- при ламінарному режимі - при турбулентному режимі При проведенні розрахунків то доданок, яке несуттєво, дає незначний внесок у величину коефіцієнта тертя

32

Слайд 32: Залежність втрат по довжині від витрати ( ламінарний режим)

Рівняння Дарсі-Вейсбаха Залежність втрат по довжині від витрати ( ламінарний режим) Рівняння Пуазейля h дл Q При ламінарному режимі втрати по довжині пропорційні витраті в першу мірою важливои

33

Слайд 33: Залежність втрат по довжині від витрати ( турбулентний режим)

Рівняння Дарсі-Вейсбаха Залежність втрат по довжині від витрати ( турбулентний режим) h дл Q При турбулентному режимі втрати по довжині пропорційні Q 1.75-2 Гідравлічно гладкі труби Абсолютно шорсткі труби Q 0

34

Слайд 34: Критерії гідромеханічної подібності

Критерій Символ, рівняння та найменування величин Фізичний зміст Критерій режиму руху (число Рейнольдса ) Re кр = 2320. при Re < 2320 – ламінарний режим, при Re > 10000 – стійкий турбулентний де: w – швидкість потоку, м/с; l – визначальний розмір, м; ρ – густина рідини, кг/м 3 ; µ – динамічна в ’ язкість рідини, Па·с; ν – кінематична в ’ язкість рідини, м 2 /с. Характеризує режим руху рідини : міра відносини сил інерції і молекулярного тертя в потоці Критерій гідравлічного подібності (число Фруда) де: w – швидкість потоку, м/с; l – визначальний розмір, м; g – гравітаційна стала, м/с 2 Міра відносини сил інерції і тяжкості в потоці

35

Последний слайд презентации

Критерій подібності полів тиску (число Ейлера ) де: ∆ p – перепад тиску, Па; w – швидкість потоку, м/с; ρ – плотность жидкости, кг/м 3 Міра відносини сил тиску і інерції в потоці. Безрозмірна втрата напору рідин в трубах Критерій подібності полів вільного руху (число Галілея ) де: w – швидкість потоку, м/с; l – визначальний розмір, м; g – гравітаційна стала, м/с 2 Міра відносини сил молекулярного тертя і тяжкості в потоці Критерій вільної конвекції (число Архімеда ) де: w – швидкість пот, м/с; l – визначальний розмір, м; g – гравітаційна стала, м/с 2 ρ 1 і ρ 1 – густина рідини в двох точках потоку, кг/м 3 Характеризує взаємодію архимедовой сили, що виникає при різниці щільності середовища і сили в'язкого тертя

Похожие презентации

Ничего не найдено