Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Вблизи стенок остается так называемый пограничный слой, в котором происходит падение скорости до нуля почти по ли-нейному закону. В пограничном слое жидкость движется лами-парно.
а
Re < 2320
Re > WQOO
Фиг. 17.
а
струйчатый (ламинарный) режим движения потока; б—вихревой
(турбулентный) режим
Чем выше средняя скорость потока, тем выше турбулентность и тем меньше толщина пограничного, т. е. ламинарно движущегося, слоя. Впервые на существование двух указанных <1юрм движения обратил внимание великий русский ученый М. В. Ломоносов.
Опытами О. Рейнольдса, уточненными впоследствии другими исследователями, было установлено, что движение потока Пудет ламинарным, если соблюдается условие:
Re =
w d
(Re)
(III, 6)
где (Re)Kp=2320 — есть так называемое нижнее критическое
значение параметра Рейнольдса; ^—средняя скорость потока, м/сек; с/—диаметр трубопровода, м\
V —кинематическая вязкость жидкости. M1JCeK. Движение оказывается турбулентным, если
Re
wd
> (Re)
(III, 7}
їж (Не)кр=10000
В области
называется верхним критическим значением параметра Рейнольдса.
(Re)^p >Re
wd
: (Re)
кр
(Ш, 8)
79
I
режим движения является неустановившимся и, в зависимости от условий опыта (шероховатости стенок, условий входа жидкости в трубу ит. д.), могут^иметь местоиобе формы движения.
Эквивалентный диаметр. Для труб и каналов нецилиндриче-хжого сечения в формулу для подсчета критерия Рейнольдса вместо диаметра (d) следует подставлять так называем ый
эквивалентный диаметр {d3), равный,
Л=4Гр =4
п
1
M9
(ПІ, 9)
СДЄ (і)
Я
площадь поперечного сечения потока, м\ ¦смоченный периметр сгенок канала (в направлении к оси канала), м; так называемый гидравлический радиус, м.
поперечном
Гидравлическим радиусом называется отноійение ф к /7,
~т. е.
(1)
г,
П
м,
(III, 10)
2. УРАВНЕНИЕ БЕРНУЛЛИ
Одним из наиболее важных уравнений для решения многих задач, связанных с установившимся движением жидкого потока, является уравнение Д. Бернулли.
Пусть в некотором трубопроводе с постепенно изменяющимся произвольным сечением имеется
установившееся движение жидкого потока (фиг. 18.) Рассмотрим произвольную частицу жидкости, траектория которой на фиг. 18 показана пунктирной линией AB.
Высоту любой точки траекторий будем отсчитывать от , произвольно сравнения ХОУ. для так называемой иде-уравнение Бернулли пишется следующим
Фиг. 18
©ыбраной горизонтальной плоскости При отсутствии сил трения, т. е. альной жидкости, образом
z +
P
t
+
пост,
(Ш, 11)
S
г
M
іде z—показывает высоту данной частицы жидкости и называется нивелирной высотой или геометрическим напором, м;
Iі =hc? —показывает высоту столба данной жидкости, эквива-
лентную давлению р и называется статическим или пьезометрическим напором, м;
р—давление в рассматриваемой точке траектории, кГ/м2\ 7—удельный вес жидкости, кГ/мь;
Лск—напор, соответствующий скорости частицы и назы-
ваемый скоростным или динамическим, напором м.
Величина А+ —--] называется гидродинамическим
w
T
напором.
Таким образом уравнение Бернулли можно сформулиро-нать так: при установившемся движении идеальной жидкости гидродинамический напор перемещающейся частицы остается постоянным. Уравнение Бернулли может быть отнесено и к потоку в целом, если за скорость w принять среднюю скорость потока, а в качестве высоты взять расстояние от горизонтальной плоскости сравнения до центра тяжести поперечного сечения потока.
Уравнение Бернулли имеет энергетический смысл. Так как каждый член уравнения (III, 11) определяет соответствующий itiiiiop в метрах столба данной жидкости, то, умножив и разделив уравнение на 1 кГ, можно представить размерность каждого члена этого уравнения в кГ-м\кГу что соответствует удельной энергии, т. е. энергии в кГ-м, отнесенной к 1 кГ жидкости. Следовательно уравнение Бернулли можно сформулировать гпкже следующим образом: при установившемся движении идеальной жидкости по трубопроводу сумма потенциальной
* + — и кинетической — энергии жидкости остается 7/ \2gJ
постоянной величиной. Следовательно уравнение Бернулли
можно считать выражением закона сохранения энергии для случая
установившегося движения жидкостного потока.
Vj
При движении реальной жидкости возникают силы трения, ппусловленные вязкостью жидкости, шероховатостью стенок и т. д. На преодоление возникающего сопротивления расходуется некоторая часть энергии, в результате чего общее количество энергии потока по длине трубопровода будет постепенно уменьшаться. Поэтому, при перемещении потока (фиг. 18)
Ш-6
81
от какого-то начального сечения /—/ до некоторого конечного сечения ii—и, можем написать —
2
2 л 2
+^i = ^ + ?l + ^ + VaI1U, (III, 12)
где: а) индекс / относится к параметрам сечения/—/, а индекс
2
2—к параметрам сечения //—//; б) —есть суммарная по-
1
теря энергии (суммарный потерянный напор) на участке трубопровода от сечения /—/ до сечения //—//, м.
Уравнение (III, 12) может быть названо уравнением Бернул-ли для потока реальной жидкости.
