기술 학교를 위한 수력학 및 열 공학의 기초. 수력학 및 열 공학의 기초. 통신학과 학생 수당

수력학의 기초, 기술 열역학 및 열 전달 이론이 설명됩니다. 정수역학, 운동학 및 이동 흐름의 역학, 이상 및 실제 가스의 열 및 에너지 특성, 열 전달의 주요 유형, 유체 역학 및 열 교환 프로세스의 유사성 이론이 고려됩니다.
매뉴얼은 전문 분야에서 공부하는 학생들을 위한 것입니다: 28020265 " 엔지니어링 보호환경". "Hydraulics" 및 "Heat Engineering" 분야를 공부하는 다른 전문 분야의 학생들이 사용할 수 있습니다.

유체 모델.
많은 문제의 솔루션을 단순화하기 위해 실제 유체 대신 실제 유체의 일부 속성만 있는 하나 또는 다른 유체 모델이 고려됩니다. 이러한 속성은 해결되는 문제에서 결정적이므로 이러한 단순화로 인해 원하는 값을 결정할 때 심각한 오류가 발생하지 않습니다.

기존의 주요 유체 모델을 고려하십시오.
이상적인 유체는 점도가 없는 유체입니다.
비압축성 유체는 압력이 변해도 밀도가 변하지 않는 유체입니다.

완전 유체는 분자 사이에 응집력이 없고 분자의 고유 부피가 0인 비압축성 유체입니다.
완전 기체는 분자 사이에 응집력이 없고 분자의 고유 부피가 0인 압축성 액체(기체)입니다.

이상 기체는 완전 기체입니다. 점도가 없는.
경압액은 기체입니다. 그의 밀도는 압력과 온도의 함수입니다.
바로트로픽 액체는 기체입니다. 밀도는 압력에만 의존합니다.

목차
머리말
기본 명칭
소개
파트 I. 유압의 기초
1. 액체의 물리적 특성
1.1. 액체의 기본 물리적 특성
1.2. 유체 모델
2. 정수압
2.1. 유체 평형의 미분 방정식
2.2. 정수법. 수압
2.3. 통신 용기의 액체에 대한 평형 조건
2.4. 가장 간단한 유압 기계
2.5. 압력 측정을 위한 기본 방법 및 도구
2.6. 아르키메데스의 법칙
2.7. 신체의 균형과 안정성. 액체에 담근다. 액체 표면에 떠 있는 물체의 평형
2.8. 지구 대기의 평형
3. 수력학
3.1. 운동학의 기초
3.1.1. 전류의 라인과 튜브. 유동 방정식
3.1.2. 연속 매질의 유체 입자 운동
3.1.3. 와류 및 비회전 흐름
3.1.4. 속도 순환
3.2. 역학의 기초
3.2.1. 연속 매질의 입자에 작용하는 힘. 기본 볼륨의 스트레스 상태. 스톡스의 마찰 법칙
3.2.2. 미분 방정식연속성
3.2.3. 운동량 전달에 대한 미분 방정식. Euler 및 Navier-Stokes 방정식
3.2.4. 미분 에너지 방정식
3.3. 점성 흐름 운동
3.3.1. 유체 흐름 체계
3.3.2. 난류의 특징
3.3.3. 층류 및 난류 유체 흐름에 대한 운동 및 에너지 방정식
3.3.4. 난기류 모델
3.4. 점도가 낮은 액체의 움직임
3.4.1. 경계층
3.4.2. 비점성 유동 운동
4. 유압 저항
4.1. 길이 저항
4.2. 국부적인 수압 저항
파트 2. 열역학의 기초
5. 열역학 시스템 및 그 매개변수
5.1. 열역학 시스템과 그 상태
5.2. 열 상태 매개변수
6. 이상 기체
6.1. 이상 기체 상태 방정식
6.2. 이상 기체의 혼합물
7. 열역학 시스템의 에너지 특성
7.1. 내부 에너지. 엔탈피
7.2. 직업. 열
7.3. 열용량
8. 열역학의 최초 기원
8.1. 열역학 제1법칙의 진술
8.2. 기본 열역학 과정에 대한 열역학 제1법칙
9. 열역학의 두 번째 기원
9.1. 열역학 제2법칙의 진술
9.2. 카르노 사이클
9.3. 클라우지우스 적분
9.4. 엔트로피와 열역학적 확률
10. 실제 가스
10.1. 실제 기체의 상태 방정식
10.2. 커플. 일정한 압력에서 증기 발생
10.3. Klaiperon-Clausius 방정식
10.4. 위상 전이의 pT 다이어그램
3부. 열 및 물질 전달 이론의 기초
11. 열 및 물질 전달 이론의 기본 개념 및 법칙
11.1. 열 전달 유형
11.2. 분자 및 대류 열 전달의 기본 개념 및 법칙
12. 물리적 현상의 유사성 이론의 기초
12.1. 유체 역학 및 열 전달 문제의 수학적 공식화
12.2. 물리적 과정의 유사성 이론의 기초
12.3. 크기 결정 및 온도 결정
12.4. 문제의 수학적 공식화에서 일반화된 변수 식별
12.5. 차원 분석을 기반으로 유사성 번호 얻기
13. 고정 모드에서의 열전도율 및 열전달
13.1. 물질의 열전도율
13.2. 평평한 벽을 통한 열전도율 및 열 전달
13.3. 원통형 벽을 통한 열전도율 및 열전달
13.4. 구형 벽을 통한 열전도율 및 열 전달
14. 불안정 모드에서 열전도율
14.1. 비정적 온도장에 대한 유사 조건
14.2. 평평한 벽의 비정적 열전도율
15. 방열
15.1. 열 전달 강도에 영향을 미치는 요인
15.2. 열전달과 마찰의 관계
15.3. 난류 경계층의 마찰 및 열전달 법칙
15.4. 평판의 강제 대류 동안의 열 전달
15.4.1. 층류 경계층이 있는 판의 열 전달
15.4.2. 난류 경계층이 있는 판의 열 전달
15.5. 단일 튜브 및 튜브 번들 주변의 외부 흐름에서 열 전달
15.6. 파이프 및 채널의 유체 흐름 중 열 전달
15.7. 자유 대류 중 열 전달
15.8. 상 변환 중 열 전달
15.8.1. 응축 중 열 전달
15.8.2. 비등 시 열전달
15.8.3. 파이프를 통한 액체 이동 조건에서 끓는 동안 열 전달
15.9. 열 전달 향상
16. 방사선 열 전달
16.1. 기본 개념 및 정의
16.2. 복사 열 전달의 기본 법칙
16.3. 투명한 매질로 분리된 고체 사이의 복사열 전달
16.4. 보호 스크린
16.5. 가스와 쉘 사이의 복사열 전달
17. 열교환기
17.1. 열교환기의 주요 유형
17.2. 회수 열 교환기의 열 계산
17.3. 회생식 열교환기의 수력학적 계산
17.4. 열교환기의 효율을 높이는 방법
서지.

수리학은 유체의 평형 및 운동 법칙과 방법을 연구하는 과학입니다. 실용적인 응용 프로그램이 법들. 유압의 법칙은 유압 구조물, 유압 기계의 설계 및 건설, 파이프라인 계산 등에 사용됩니다.

유압 분야의 첫 번째 매우 중요한 연구 결과는 액체에 잠긴 신체의 평형에 관한 법칙을 발견 한 고대 그리스 과학자 아르키메데스 (BC 287-212)의 이름과 관련이 있습니다. 그러나 거의 1700년 동안 아르키메데스의 게시물에서 수리학은 눈에 띄는 발전을 얻지 못했습니다.

수리학 개발의 새로운 단계는 르네상스 시대에 왔습니다. 여기서 우리는 용기의 바닥과 벽에 가해지는 압력을 결정하는 규칙을 제시한 네덜란드 과학자 Stevin(1548-1620)의 작업에 주목해야 합니다. 흐르는 유체의 특성을 연구하고 용기의 구멍에서 유체가 유출되는 법칙을 발견한 이탈리아 과학자 Torricelli(1608-1647); 프랑스의 수학자이자 물리학자인 Pascal(1623-1662)은 액체가 표면에 가하는 압력의 전달에 관한 법칙을 공식화했습니다.

B XVII-XVIII 세기. 중요한 법률이 제정되었습니다.
유체 역학. Newton(1643-1727)의 역학 법칙 발견은 유체 운동 법칙을 연구하는 데 필요한 기초를 마련했습니다. Newton은 러시아 과학자 N.P. Petrov (1836-1920)를 포함한 그의 추종자들이 더욱 발전시킨 액체의 내부 마찰 이론의 기초를 개발했습니다. 그가 개발한 이론은 유체역학 윤활 이론이라고 불렸습니다.

시험

수력학 및 열 공학의 기초

압력 정수압 펌프

주어진 : Δt 0 \u003d 7 0 C, b t \u003d 10 -4 ° С -1; bw = 5´10 -10 Pa -1

Δp 결정

부피 압축 계수 b w 및 열팽창 b t는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

어디 디여- 초기 볼륨 변경 승 n, 값에 의한 압력 변화에 해당 디피또는 값에 의한 온도 디티; 여N액체가 가열되기 전에 액체가 차지하는 초기 부피입니다. 여h1- 액체가 가열된 후 대기압에서 액체가 차지하는 초기 부피.

다음 공식에서:

우리는 원하는 가치를 찾습니다 디피주어진 값만큼 온도가 변할 때 디티°С:

작업 2

주어진: r V\u003d 1000kg / m3; g\u003d 9.81m / s 2, H \u003d 4m, h \u003d 3.3m, b \u003d 1.3m, r 수업=2,15∙10 3 kg / m3

다음을 결정해야 합니다.

1. 이전에 정수압 다이어그램을 플로팅한 벽 길이의 1 선형 미터당 과도한 정수압의 힘.

2. 압력 중심의 위치.

3. 안정도 케이전복을 위한 옹벽.

벽 폭 비 3 여유를 두고 케이 = 3.

해결책

1) 벽의 정수압 다이어그램을 구성하려면 다음 공식을 사용하여 지점 A와 B의 초과 압력을 결정해야 합니다.

, (1)

물의 밀도는 어디에 있습니까?

시간- 수위 아래 주어진 지점의 침수 깊이, m.

정수압 다이어그램을 구성할 때 압력은 항상 작용하는 영역에 수직으로 향한다는 점을 기억해야 합니다.

지점 A h A =0이므로 공식(1)에 따라 과압은 0 p A =0입니다.

지점 B h B =h에서 따라서 공식 (1)에 따라 과압은 0입니다. p B =1000∙9.81∙3.3=32373 Pa=32.4 kPa

1cm = 10kPa의 눈금에서 정수압을 삼각형으로 표시합니다.

평평한 벽에 가해지는 과도한 정수압의 힘은 다음 공식으로 계산됩니다.

, (3)

어디 피c.t.. - 젖은 표면의 무게 중심에서의 압력, Pa (N / m 2);

w는 젖은 표면의 면적, m 2 , w=h∙1 l.m

공식 (1)에 따르면:

여기서 h ct는 액체의 자유 표면에서 무게 중심까지의 거리입니다.

hct \u003d 3.3 / 2 \u003d 1.65m

과도한 정수압의 총 힘이 작용하는 지점을 압력 중심이라고 합니다. 압력 중심의 위치는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

, (4)

어디 엘CD. - 압력 중심에서 액체의 자유 레벨까지 평평한 벽의 거리, m; 엘c.t.. - 벽의 무게 중심에서 액체의 자유 수준까지 평평한 벽의 거리, m; w는 젖은 표면의 면적, m; 제이- 무게 중심을 통과하는 수평축에 대한 젖은 평면 영역의 관성 모멘트.

편평한 직사각형 모양의 경우:

선의 중

(4)로 대체:

반전의 순간을 찾아보자.

Mopr \u003d 53.41 ∙ (3.3-2.2) \u003d 58.75kNm

점 O에 대한 유지 모멘트는 다음과 같습니다.

어디 G- 옹벽의 무게, kN.

벽 중량은 G=mg=ρclVg=ρcl b H 1 pm g입니다.

여기서 ρcl - 벽돌 밀도.

전복 안정성 마진은 전복 모멘트에 대한 지점 O에 대한 힘의 유지 모멘트의 비율과 같습니다.

M=71.29/58.75=1.21, 이후 값 케이 3 미만으로 밝혀지면 벽의 너비를 결정합니다. 비 3 , 이는 안정성 마진을 만족시킬 것입니다. 케이 = 3.

M sp1 \u003d 3 Mopr \u003d 176.25kNm

결과 값을 최대 5cm 반올림하면 벽의 너비를 얻습니다.

태스크 3(B0)

주어진: D=1.7m, ρ=1000kg/m 3 , H=2m

롤러 게이트 폭 1미터당 정수압의 크기와 방향을 결정하십시오.

원통형 표면에서 물의 과도한 정수압의 총 힘은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 P x는 과도한 정수압의 힘의 수평 성분 N,

Py는 과도한 정수압력 N의 수직 성분입니다.

,(6)

여기서 hct는 수직 원통면의 무게 중심에서 수위까지의 수직 거리, m,

원통형 표면의 수직 투영 면적, m 2.

과도한 정수압력의 수직 성분은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 W는 압력체의 부피, m 3입니다. 압력의 수직 성분은 압력체의 체적에서 유체의 무게와 같습니다. 원통형 표면의 압력 본체를 찾기 위해 AB와 BC의 두 부분으로 나누고 표면 AB의 압력 본체는 양수이고 BC는 음수입니다. 전체 원통형 표면 ABC에 대한 압력체의 결과 부피와 그 기호는 곡면 AB 및 BC에 있는 압력체의 대수적 합으로 구합니다. 그림 3의 압력체. 음영.

공식 (5)에 따르면 압력의 결과는 다음과 같습니다.

과도한 정수압은 반경을 따라 수직에 대해 각도 φ로 원통형 표면의 중심으로 향합니다.

압력 중심의 위치는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

작업 4(B0)

주어진 그림 5, k e \u003d 0.1mm, Q \u003d 3.5l / s, d 1 \u003d 75mm \u003d 0.075m, d 2 \u003d 50mm \u003d 0.05m, d 3 \u003d 40mm \u003d 0.04m, l 1 \u003d 6m, l 2 \u003d 2m, l 1 \u003d 1m, t \u003d 30 0C

필수의:

1. 파이프라인의 각 섹션에서 물 이동 속도와 압력 손실(길이 및 국부적)을 결정합니다.

2. 압력 설정 시간탱크에서.

스케일과 관련하여 압력 및 피에조메트릭 라인을 구성합니다.

해결책

우리는 D. Bernoulli 방정식을 다음과 같이 구성합니다. 일반적인 견해섹션 0-0(탱크 내 액체의 자유 표면) 및 섹션 3-3(파이프의 흐름 출구)의 경우 파이프라인의 축을 비교 평면으로 사용합니다.

어디 지 0 , 지 3 - 섹션 0과 3의 무게 중심에서 임의로 선택한 수평 비교 평면까지의 거리 z 0-z 3 \u003d H,

피 0 , 피 3 - 생활 구역 0과 3의 무게 중심 압력, p 0 =p 3 =p ...에서;

V 0 , V 3 - 라이브 섹션 0 및 3의 평균 유체 이동 속도;

ㅏ 0 , ㅏ 3 - 운동 에너지 계수(코리올리 계수) - 평균 속도에서 계산된 운동 에너지에 대한 고려 중인 섹션의 흐름의 실제 운동 에너지 비율과 동일한 무차원 값인 보정 계수.

섹션 0-0의 속도 압력은 무시됩니다.

층류 운동 체제의 경우 a = 2이고 난류 운동 체제의 경우 a는 1과 같을 수 있습니다.

시간 0-3 - 흐름이 섹션 1에서 섹션 2로 이동할 때 저항력을 극복하기 위한 압력 손실; r \u003d 1000kg / m 3; g\u003d 9.81m / s 2.

그러면 방정식은 다음 형식을 취합니다.

(7)

각 섹션에서 물의 이동 속도를 결정하십시오.

속도

각 섹션에서 유체 운동의 체제를 결정합시다.

레이놀즈 수:

여기서 ν는 부록 1에 따른 t=30 0 C의 물에 대한 동점도 계수 n=0.009 cm 2 /c=0.009∙10 -4 m 2 /s

모든 영역의 유체 흐름 체제는 난류이므로 유압 마찰 계수는 Altshul 공식에 의해 결정됩니다.

, (12)

어디 케이음- 파이프 벽의 등가 거칠기.

압력 손실은 길이에 따른 손실과 국부 손실의 합과 같습니다.

h w \u003d h l + h m

길이에 따른 수두 손실은 Darcy 공식에 의해 결정됩니다.

1. 국소 저항의 수두 손실은 Weisbach 공식을 사용하여 계산됩니다.

어디 V- 주어진 로컬 저항 뒤의 평균 속도; z - 무 차원 국부 저항 계수는 참고서에서 결정됩니다.

길이 손실:

, 부록 2에 따르면 ξ sun1 =0.324

, 부록 2에 따르면 ξ sun2 =0.242

파이프 입구에서 수두 손실을 계산할 때 국부 저항 계수 z ~에 0.5와 같습니다.

속도 헤드

(7)에 대입:

H=0.40+0.06+0.16+0.26+0.05+0.10+0.02=1.05m

압력 라인이 구축되고 있습니다. 압력선은 총 수두(총 비에너지)가 흐름의 길이에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 가치 시간파이프라인의 중심선에서 수직으로 위쪽으로 퇴적됩니다.

압력선을 구성할 때 수직으로 계산된 단면을 선택해야 합니다. 이 문제에는 이러한 섹션이 세 개 있습니다. 또한, 임의로 선택한 수직 눈금에서 탱크에서 발견된 액체 레벨의 값은 중심선에서 플롯됩니다. 시간. 이 수준을 따라 수평선을 그리면 초기(초기) 압력의 선을 얻습니다. 액체가 파이프 라인으로 들어가는 입구의 단면에 해당하는 수직을 따라 탱크의 액체 레벨에서 액체가 파이프에 들어갈 때 수두 손실과 동일한 규모로 세그먼트가 설정됩니다 (국부 저항의 압력 손실 시간~에). 에 위치 엘 1 파이프라인 길이에 따른 압력 손실이 있습니다. h 패 1 . 단면 끝에서 압력선에 속하는 점을 얻으려면 엘 1 , 섹션 끝에서 액체가 파이프에 수직으로 들어간 후 전체 압력 라인을 해제해야 합니다. 엘 1 이 섹션의 수두 손실에 해당하는 세그먼트를 스케일에서 아래로 h 패 1 . 그런 다음 섹션 끝의 전체 압력 지점에서 엘 1 세그먼트는 국부 저항의 압력 손실(급격한 확장)에 해당하는 척도에 플롯됩니다. 시간VR) 등 파이프라인 끝까지 계속됩니다. 각 섹션의 전체 압력 지점을 연결하면 압력선이 생깁니다. 피에조메트릭 라인은 피에조메트릭 헤드(비위치 에너지)가 흐름의 길이에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 비 위치 에너지는 비 운동 에너지 a의 값만큼 총 비 에너지보다 작습니다. V 2 / (2g). 따라서 피에조메트릭 라인을 구성하기 위해서는 구간별 a 값을 계산해야 합니다. V 2 / (2g) 각 섹션의 시작과 끝에서 얻은 점을 연결하여 피에조메트릭 라인을 만듭니다.

상단 라인(파란색) - 압력

하단(빨간색) - 피에조메트릭

수평 눈금: 1cm - 1.25m

수직 눈금: 1cm - 0.2m

작업 5(v0)

가정: d=200 mm=0.2 m, L=200 m, L sun=20 m, d sun=200 mm=0.02 m, Q=47.1 l/s=0.0471 m 3 /s , H=2.2 m

다음을 결정해야 합니다.

1. 펌프 흡입구의 압력(섹션의 진공 게이지 표시 2 -2) 수주 미터로 표시됩니다.

동일한 직경의 두 파이프를 통해 우물에 물이 공급되면 이 섹션의 진공은 어떻게 변할까요? 디?

해결책

펌프 흡입구에서 원하는 진공 값을 결정하려면(섹션 2-2) - 취수정의 수위보다 높은 펌프 축의 높이를 알아야 합니다. 이 높이는 높이의 합입니다. 시간 + 지. 값 이후 시간주어진 경우 강과 취수구의 수위 차이를 결정할 필요가 있습니다. 지.

값 지주어진 중력선의 길이와 직경에 대해 유속 Q에 따라 달라지며 섹션에 대해 컴파일된 Bernoulli 방정식에서 결정됩니다. 오, 오그리고 1-1 (그림 9):

. (14)

1-1절을 비교의 수평면으로 삼고 세어본다. V 0 = 0 및 V 1 = 0이고 또한 단면의 압력을 고려합니다. 오, 오 1-1은 대기( 포= 피티그리고 p 1= 피티), 방정식의 계산된 형식이 있습니다.

따라서 수영장과 취수구의 수위 차이는 중력선을 따라 물이 이동하는 동안의 압력 손실의 합과 같습니다. 길이에 따른 헤드 손실과 국부 저항으로 구성됩니다.

중력 파이프라인의 속도:

지역 저항에는 파이프라인 입구와 파이프라인 출구가 포함됩니다. 이러한 저항에서 압력 손실을 결정할 때 입구의 국부 저항 계수는 z in = 3이고 출구 z out = 1이어야 합니다.

우리는 동점도 계수 n \u003d 0.01x10 -4 m 2 / s를 받아들이고 공식 (8)에 따라 레이놀즈 수를 받아들입니다.

우리는 파이프 벽의 동등한 거칠기를 받아들입니다. 케이음= 1mm

그런 다음 (15)에서 압력 강하 z=0.46+3.33=3.79m

펌프 흡입구에서 원하는 진공 값은 Bernoulli 방정식에서 결정되며 섹션 1-1 및 2 -2, 이 경우 비교의 수평면에 대해 단면을 취합니다. 1 -1:

헤드 손실은 길이 손실과 로컬 손실의 합과 같습니다.

adj에 따른 그리드가 있는 수신 밸브의 국부 저항 계수. 3은 z 세트 \u003d 5.2, 무릎 z 수 \u003d 0.2와 같습니다.

길이 손실:

그런 다음 h 1-2 \u003d 0.62 + 0.33 \u003d 0.95m

펌프 흡입구의 진공:

물이 직경이 같은 두 개의 중력 파이프를 통해 이동할 때 단면의 새로운 진공 값 2-2 하나의 유동 파이프를 통과하는 통로를 기준으로 결정됩니다. 큐 1 \u003d Q / 2 \u003d 0.02355m 3 / s

중력 파이프라인의 속도:

공식 (13)으로 로컬 손실을 정의합시다.

레이놀즈 수:

공식 (12)에 따른 유압 마찰 계수:

Darcy 공식을 사용하여 길이에 따른 수두 손실을 찾습니다.

그런 다음 (15)에서 압력 강하 z=0.12+0.86=0.98m

펌프 흡입구의 진공:

진공도는 63.3:12.6=5배로 감소합니다.

작업 6(v0)

주어진 : d 1 \u003d 4.5cm, d 2 \u003d 3.5cm, H 1 \u003d 1.5m, h 1 \u003d 1m, h 2 \u003d 0.5m

다음을 결정해야 합니다.

소비 큐,

격실의 수위 차이 시간.

a) 자유 유출, b) 레벨 아래 유출

해결책

구멍과 노즐에서 흘러 나올 때의 유체 유량은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

, (16)

여기서 w는 구멍의 면적, w \u003d πd 2 /4, H는 구멍 중심 위의 유효 압력입니다. m은 유량 계수입니다(구멍에서 흘러나올 때 m o \u003d 0.62, 노즐에서 - m n \u003d 0.82).

구멍이 침수되지 않았다고 가정해 봅시다. 그런 다음 공식 (16)에 따라 유속을 찾습니다.

구멍과 노즐의 유량이 같으면 다음을 결정합니다.

. (20)

(h 2 + H 2) \u003d 0.5 + 2.35 \u003d 2.85m³ h 1 \u003d 1m이므로 구멍이 침수되었으므로 구멍에서 유출되는 것을 고려하여 다시 계산합시다. 이 경우:

이 동등성에서 우리는 H 2 를 찾습니다.

침수 상황 확인

(h 2 + H 2) \u003d 0.5 + 1.22 \u003d 1.72m\u003e h 1 \u003d 0.5m 및 필요한 흐름 결정

원하는 값 찾기

h \u003d (h 1 + H 1)-(h 2 + H 2) \u003d (1 + 1.5)-(0.5 + 1.22) \u003d 0.78m

점검을 실시합니다

작업 7(v0)

주어진 : Q \u003d 60 l / s \u003d 0.06 m 3 / s, L \u003d 0.75 km \u003d 750 m, z \u003d 3 m, H w \u003d 12 m, 주철 파이프, hm \u003d 0.1h l

d, Hb, Hsv 찾기 \

파이프라인의 직경은 앱에 제시된 한계 비용 표에 따라 지정됩니다. 4.

Q=60 l/s 및 주철 파이프의 경우 d=250 mm로 지정합니다.

급수탑의 필요한 높이는 방정식에서 결정됩니다.

, (21)

어디 hw- 길이에 따른 압력 손실과 국부 저항에서의 압력 손실의 합인 지점 A에서 지점 B까지 파이프라인 섹션의 압력 손실:

, (22)

어디 에스 0 - 파이프의 비저항; 케이- 파이프의 흐름 특성(유량 모듈).

파이프라인의 속도:

따라서 직각도 보정이 필요하지 않습니다.

부록 5에 따르면 d = 250mm에서 2차 저항 영역에서 작동하는 파이프의 비저항:

에스 0 제곱=2,53 초2 /m6

수두 손실 공식(22):

그런 다음 공식 (21)에 따라 탑의 높이:

Нb=7.51+12-3=16.51m, 반올림하여 Нb=17m

계산 된 값의 절반에 해당하는 유량에서 네트워크 끝점의 자유 압력 값은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

, (28)

유량에서 네트워크의 압력 손실은 어디에 있습니까? 큐 1 .

큐 1 \u003d Q / 2 \u003d 0.03m 3 / s

속도

직각도 보정 필요,

케이 1 - adj에 따라 2차가 아닌 것을 고려한 보정 계수. 6k1 \u003d 1.112

수두 손실 공식(22):

작업 8(v0)

주어진 : L 1-2 = 600m, L 2-3 = 100m, L 3-4 = 0.5km = 500m, L 2-5 = 0.7km = 700m, Q 2 = 11l / c \u003d 0.011 m 3 / s, Q 3 \u003d 9 l / s \u003d 0.009 m 3 / s, Q 4 \u003d 7 l / s \u003d 0.007 m 3 / s, Q 5 \u003d 16 l / s \u003d 0.016 m 3 / s, q 3-4 \u003d 0.01l / sm, q 2-5 \u003d 0.02l / sm, Hsv \u003d 15m

필수의:

2. 최대 유량에 따라 주 방향의 파이프 직경을 설정합니다.

3. 필요한 급수탑 높이를 결정합니다.

4. 메인에서 분기의 직경을 결정합니다.

물 회수 지점에서 자유 헤드의 실제 값을 계산하십시오.

해결책:

1. 여행 경비 결정 Qn 3-4 , Qn 2-5 공식에 따르면

어디 큐- 사이트에 지정된 특정 여행 경비 엘- 섹션 길이.

Qn 3-4 = q 3-4 ∙ L 3-4 \u003d 0.01 ∙ 500 \u003d 5l/s

Qn 2-5 = q 2-5 ∙ L 2-5 \u003d 0.02 ∙ 700 \u003d 14l/s

2. 사이트의 예상 유속이 이 섹션 뒤에 있는 절점 유속의 합과 같다는 사실에 따라 네트워크의 각 섹션에 대한 예상 유속을 설정합니다(물 이동 방향). 이 경우 균등하게 분산된 출장 비용은 인접한 노드에서 균등하게 분산된 비용으로 대체됩니다.

오프 스퀘어에 대한 보정은 필요하지 않습니다.

d 2-5 \u003d 150mm s 2 / m 6

수두 손실 공식(22):

6. 공식을 사용하여 급수탑의 높이를 계산합니다.

어디 시간성.- 파이프라인 끝점의 자유 압력 S× 시간 합집합 타워에서 끝점까지 메인 라인 섹션의 압력 손실.

Nb \u003d 15 + 3.61 + 13.74 \u003d 32.35m

받은 값 시간비 Nb = 33m로 반올림합니다.

공식을 사용하여 메인(지점 2)에서 분기 시작 부분의 수압을 결정합니다.

어디 시간 1-2 - 타워에서 지점까지 고속도로 구간의 압력 손실.

H 2 \u003d 33-3.61 \u003d 29.39m

분기의 평균 동수경사는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

, (34)

어디 시간성.- 가지의 끝점에서 필요한 자유 수두; 엘 에스 2 / m 6

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KHABAROVSK KRAI 교육과학부

KGBOU SPO "KHABAROVSK 기술 대학"

부서: 시간제

전문 분야: "설치 및 운영

내부 배관 설비,

공기 조절

그리고 환기.

그룹: d 331 kz

시험

분야별: "유압, 열공학 및 공기역학"

작성자: Litvinov A.A.

1. "작업체"의 개념을 설명하십시오. 어떤 물질이 사용되는지, 어떤 매개 변수가 특성화됩니까?

2. 임계 압력 및 임계 온도를 정의하고 수치를 제공합니다.

3. 습한 공기란? 그 특성을 부여하십시오

4. 에어 제트의 유형과 분리 징후를 나열하십시오.

5. 노즐, 그 종류, 사용 목적

중고 소스

1. "작업체"의 개념을 설명하십시오. 어떤 물질이 사용됩니까?그들의 매개변수는 특성화됩니다

열역학상호 변환의 법칙을 연구합니다. 다양한 종류신체 사이의 에너지 교환과 관련된 에너지, 대부분 열과 일의 형태. 고전 열역학은 개별 분자의 거동과 특성에 관심이 없으며 연구 대상은 원자, 분자 등 많은 수의 물질 입자로 구성된 거시적 몸체입니다.

아래에 열역학 시스템서로 간에 그리고 환경과 에너지와 질량을 교환할 수 있는 일련의 신체를 이해합니다.

다양한 열 엔진에서 에너지 전환 과정은 다음과 같은 물질을 사용하여 수행됩니다. 노동자몸. 액체, 기체 및 고체 상태의 물질은 작업체 역할을 할 수 있습니다. 그들은 시스템과 환경 사이의 에너지 교환 과정에서 "중개자"입니다. 예를 들어, 가열된 가스는 팽창하고 기계적 작업을 수행합니다. 결과적으로 열 에너지는 기계적 에너지로 변환됩니다.

작동 유체는 압력, 부피, 온도, 내부 에너지, 엔탈피 등 다양한 상태 매개변수로 특징지어집니다. 주요 상태 매개변수는 비체적, 절대 압력 및 절대 온도입니다.

특정 부피는 물질의 단위 질량당 부피입니다.

단위 부피당 질량, 즉 특정 부피의 역수를 밀도라고 합니다.

비율은 명백합니다: .

절대 압력은 가스가 들어 있는 용기의 벽에서 무작위로 움직이는 분자의 총 충돌로 인한 가스의 압력이며 벽 표면의 단위 면적 A에 작용하는 수직력 F를 나타냅니다.

Kg / m 2 \u003d Pa.

SI 시스템에서 압력은 파스칼(Pa) 단위로 측정됩니다.

압력을 측정하기 위해 대기 - 기압계, 대기 - 압력 게이지 위, 대기 - 진공 게이지 아래의 도구가 사용됩니다. 기압계는 대기의 절대 압력(p atm)을 측정하는 유일한 기기입니다. 압력계 또는 진공 게이지를 등록하는 압력을 초과(pg)라고 합니다. 작동 유체 상태의 매개 변수가 아니라 용기의 압력이 대기압보다 높거나 낮은 정도만 보여줍니다. 용기(절대)의 실제 압력(p)은 상태 매개변수이며 합계와 같습니다.

진공 게이지 눈금의 압력은 일반적으로 마이너스 기호로 표시됩니다.

신체의 발열 정도를 나타내는 값을 온도라고 합니다.

물체의 가열 정도는 다음 식으로 분자 이동의 제곱 평균 제곱근 속도와 관련됩니다.

여기서 m = 분자의 질량,

k - 볼츠만 상수,

T는 절대 온도입니다.

절대 온도는 켈빈(K) 단위로 측정되며 항상 양수입니다. 절대 영도는 분자의 열 운동이 멈추는 온도, 즉 켈빈 눈금의 온도 기준점. 켈빈 눈금의 온도는 섭씨 눈금의 온도와 관계가 다음과 같습니다.

켈빈과 섭씨 척도에서는 원점만 다르고 1도에 해당하는 선형 치수는 동일합니다. 따라서 1oC의 온도차는 1K입니다.

기술에서는 액체 온도계에서 가열할 때 팽창, 가스 온도계에서 일정한 부피의 압력 변화, 가열 시 도체의 전기 저항 변화, 열전대 회로에서 열 EMF 변화, 등.

2 . 임계 압력 및 치명타 정의온도,숫자 값을 제공하십시오

임계 압력임계 상태에 있는 물질(또는 물질 혼합물)의 압력입니다. 임계 압력 이하의 압력에서 시스템은 액체와 증기의 두 평형 상태로 분해될 수 있습니다. 임계 압력에서 액체와 증기의 물리적 차이가 사라지고 물질이 단상 상태가 됩니다. 따라서 임계 압력은 액상과 증기가 공존하는 조건에서 포화 증기의 한계(최고) 압력으로도 정의할 수 있습니다. 임계 압력은 물질의 물리화학적 상수입니다. 혼합물의 임계 상태는 구성에 대한 임계 압력의 의존성이 다르므로 단일 임계점이 아니라 모든 지점이 압력, 온도의 임계 값을 특징으로하는 곡선에서 수행됩니다. , 농도.

임계 온도임계 상태에 있는 물질의 온도입니다. 개별 물질의 경우 임계 온도는 평형 상태의 액체와 증기 사이의 물리적 특성 차이가 사라지는 온도로 정의됩니다. 임계온도에서는 포화증기와 액체의 밀도가 같아지고 경계가 없어지며 기화열도 사라진다. 임계 온도는 물질의 변하지 않는 특성(상수) 중 하나입니다. 일부 물질의 임계 온도 및 압력 값은 표에 나와 있습니다.

3. 습한 공기란? 그 특성을 부여하십시오

기술에서는 특정 조건에서 쉽게 응축되는 가스와 증기의 혼합물이 자주 사용됩니다. 증기-가스 혼합물의 가장 전형적인 예는 다음과 같습니다. 대기, 항상 수증기를 포함합니다. 건조한 공기와 수증기의 혼합물을 공기라고 합니다. 습한 공기. 습한 공기의 특성에 대한 지식 큰 중요성건조, 환기 및 가습 설비의 설계 및 운영.

낮은 압력에서 건조한 공기와 포함된 수증기는 이상 기체로 간주될 수 있습니다. 이 경우 이상 기체의 혼합물에 대해 공식화된 규칙이 유효합니다.

Dalton의 법칙에 따르면 습한 공기의 절대 압력 P bar는 일반적으로 대기압과 같습니다. - 건조한 공기의 분압 R sv와 수증기 R p의 합

R \u003d R s.v + R 피

수증기는 과열 상태의 습한 공기에 있습니다. 이 경우 수증기의 부분압은 주어진 온도에서 습한 공기의 포화압 Pn보다 낮습니다. 건조한 공기와 과열된 수증기의 혼합물을 공기라고 합니다. 습한 불포화 공기.불포화 습한 공기의 온도를 일정한 압력으로 낮추면 P p = P n, 즉 수증기의 압력과 온도는 포화 상태에 해당합니다. 건조한 공기와 포화 수증기의 혼합물을 공기라고 합니다. 습한 공기로 포화. 습한 공기가 포화 상태가 되기 위해 일정한 압력에서 냉각되어야 하는 온도를 온도라고 합니다. 이슬점 온도 t 피.

따라서 습한 공기의 모든 상태에서 이슬점 온도는 주어진 부분 증기압 P p에 해당하는 포화 온도와 수치적으로 같습니다.

증기-공기 혼합물을 특성화하려면 그 구성을 알아야 합니다. 습한 공기의 구성은 습도와 수분 함량으로 판단됩니다. 절대습도와 상대습도를 구분합니다.

절대습도공기는 습한 공기 1m 3 당 수증기의 양, 즉

습한 공기의 부피 V c.v가 증기의 부피 V p와 같다는 것을 고려하면, 공기의 절대 습도는 그 안에 포함된 수증기의 밀도 c p와 수치적으로 같습니다.

t p에 해당하는 p를 갖는 절대 습도와 n을 갖는 최대 가능한 절대 습도의 비율은 포화도를 특징 짓고 호출됩니다. 상대습도.

q의 값은 q = 0(건조한 공기)에서 q = 100%(습한 포화 공기)까지 다양할 수 있습니다.

공기 중의 증기가 이상 기체로 간주된다는 점을 감안할 때 (P p v p \u003d P n v n), 즉

포화 상태 P n의 분압은 온도 t p \u003d t w.v에 의해 포화 증기 표에서 결정됩니다. 분압 P p는 이슬점 온도 표에서도 구할 수 있습니다.

습한 공기(가열, 냉각)로 발생하는 공정에서 건조 공기의 양 m s.v는 변경되지 않으므로 모든 특정 값을 건조 공기 1kg으로 참조하는 것이 좋습니다. 건조한 공기 1kg당 수증기의 양을 수분량.

수증기와 공기가 이상적이라는 가정하에 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

RpVp = mpRpTp; R in V in = m in R in T in;

V p \u003d V in 및 T p \u003d T in이라고 가정하면

P bar \u003d P in + P p 및 P p \u003d cR n을 고려하면

습한 공기의 밀도 cv는 분압에서의 증기 밀도 cv와 건조한 공기 밀도 cv의 합으로 정의할 수 있습니다. 그것은 명백하다

습한 공기의 엔탈피 1kg의 건조한 공기 또는 (1 + d)kg의 습한 공기를 참조하고 1kg의 건조한 공기와 dkg의 수증기 엔탈피의 합으로 정의됩니다.

I \u003d i in + i p d \u003d c rv t + i p d.

건조 기술에 사용되는 온도 및 압력의 경우 약 c p = 1.0 kJ / (kg . deg) 및 수증기의 경우 i p \u003d (r + c pm t) \u003d (2500 + 1.9 t) kJ / kg.

습한 공기의 I-d 다이어그램. 1918년 L.K. 램진. 이 다이어그램에서 y 축을 따라 습한 공기의 엔탈피 값 I kJ / kg 건조가 표시됩니다. 공기. 그리고 가로 좌표를 따라 - 수분 함량 d g / kg 건조. 공기

편의상 (다이어그램의 작업 영역 증가) 가로축은 세로축에 대해 135 °의 각도를 향합니다. 따라서 선 J=const는 수평선에 대해 45o의 각도로 기울어져 있습니다. 다이어그램의 크기를 줄이기 위해 가로 좌표의 d 값을 수평 조건 축 0 - 0ґ로 내립니다.

방정식에 따라 다이어그램에 등온선 그리드가 적용됩니다. 이러한 등온선은 약간 위쪽으로 기울어진 직선입니다. 그들 각각에서 동일한 값을 가진 점이 발견되고 이들을 연결하여 곡선 그리드 \u003d const를 얻습니다. 곡선 u = 100%는 습한 포화 공기의 상태를 나타내며 경계 곡선입니다. 이 곡선은 불포화 습한 공기 영역(위)과 습기가 부분적으로 물방울 상태인 안개 영역(아래)을 구분합니다.

다이어그램은 습한 공기의 압력 Р bar = 745mmHg로 구성되며 이는 연평균 기압에 해당합니다.

라인 q = const는 등온선 99.4 0 C(P = 745 mm Hg에서의 포화 온도)로 상승한 후 거의 수직으로 상승합니다. t > tn인 경우 q 값은 d에만 의존합니다.

다이어그램에도 선이 표시됩니다(점선으로 표시됨). 항온 습구, 불포화 습한 공기의 흐름에 의해 표면이 날리는 경우 물의 온도로 이해됩니다. 물의 표면에 포화 공기(c = 100%)가 흐르면 물의 온도는 공기의 온도와 일치합니다. 따라서 I-d- 다이어그램에서 동일한 온도 값에 해당하는 습한 공기의 등온선 ( "건조한"온도계)은 q \u003d 100 % 선에서 교차합니다.

분압선은 다이어그램 하단에 표시됩니다.

I-d 다이어그램(A 지점)의 습한 공기 상태는 임의의 두 매개변수(q 및 t 또는 P p 및 t)에 의해 결정될 수 있으며 그 후에 I 및 d가 발견됩니다. 이 상태의 경우 이슬점 온도를 찾을 수도 있습니다. 수직선은 점 A (d \u003d const)에서 q \u003d 100%와 교차할 때까지 그려집니다. 저것들. 이 점을 통과하는 등온선은 이슬점 온도 tp에 해당합니다. 열역학 에너지 엔탈피

I-d 다이어그램은 습한 공기의 주요 과정을 보여줍니다. 따라서 습한 공기를 가열하는 과정(예: 건조 설비의 히터)에서 수증기의 양이 변하지 않는다는 점을 감안할 때 가열 과정은 수직 직선 d = const(A - 비). 이 경우 공기 온도는 t A에서 t B로 증가하고 상대 습도는 ts A에서 ts B로 감소합니다.

좌표 I A - I B의 차이는 (1 + d) kg의 습한 공기를 가열하기 위한 열 소비량을 나타냅니다. 건조실에서 공기 가습의 이론적 과정은 곡선 I = const를 따릅니다. 수분 증발에 소비된 엔탈피의 일부는 수증기 엔탈피의 형태로 반환됩니다(증발 전 액체의 엔탈피를 무시하는 경우). I-d-다이어그램에서 이 프로세스는 VD 세그먼트로 표시됩니다. 차이 d D - d B는 건조한 공기 1kg이 증발하는 수분의 양을 결정합니다.

4. 에어 제트의 유형과 분리 징후를 나열하십시오.

어떤 목적으로든 구내 환기는 공급 개구부에서 흐르는 일정량의 공기를 전달하는 과정입니다. 구멍에서 나오는 공기 흐름의 속도와 방향, 구멍의 모양과 수, 구멍의 위치, 제트의 공기 온도가 실내 공기 흐름의 특성을 결정합니다. 공급 제트는 가열된 표면 근처에 나타나는 열 제트와 배기구 근처에서 형성되는 기류와 서로 상호 작용합니다.

건물의 건물 구조(기둥, 벽, 바닥, 천장) 및 기술 장비는 공기 흐름이 유입될 때 추가 전파 속도와 방향에 상당한 영향을 미칩니다. 또한 산업 현장에서 공기 이동의 속도와 방향은 기술 장비의 다양한 메커니즘뿐만 아니라 구멍에서 흐르는 제트 또는 과도한 압력을 받는 장비의 누출에 의해 크게 영향을 받을 수 있습니다.

기류 - 실내에서 형성된 제트기 - 대기로 유입되는 유해한 배출물(대류열, 증기, 가스 및 먼지)을 운반하고 실내 공기 부피의 속도, 온도 및 농도 필드를 형성합니다.

제트는 유한한 가로 치수를 가진 액체 또는 기체의 흐름입니다.

환기 기술에서는 공기로 채워진 방으로 유입되는 공기 흐름을 처리해야 합니다. 이러한 제트기를 침수라고합니다.

유체 역학 체계에 따라 제트는 층류 또는 난류가 될 수 있습니다. 공급 환기 제트는 항상 난류입니다.

등온 제트와 비등온 제트가 있습니다. 전체 부피의 온도가 동일하고 주변 공기의 온도와 같으면 제트를 등온이라고합니다. 대부분의 경우 비등온 제트는 구내 환기에 사용됩니다.

제트기가 충분히 넓은 공간으로 흐르고 자유 개발에 장애물이 없으면 자유라고 합니다. 방의 둘러싸는 구조가 제트의 발달에 어떤 영향을 미치면 그러한 제트는 자유롭지 않거나 제한적이라고 합니다. 환기 흡입 제트는 제한된 크기의 공간에서 발생하며 둘러싸는 구조의 영향을 받을 수 있습니다. 특정 조건에서 공급 제트의 발달에 대한 장벽의 영향은 무시할 수 있으며 그러한 제트는 자유로울 수 있습니다.

이 평면과 평행한 룸 인클로저의 평면(예: 천장) 근처에 있는 구멍에서 흘러나오는 제트가 이 평면과 겹칩니다. 이러한 제트를 확산 제트라고 합니다.

모든 공급 제트는 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 1 - 병렬 배기 속도 벡터 사용; 2 - 만기 속도의 벡터를 사용하여 그들 사이에 특정 각도를 만듭니다.

공급 노즐의 기하학적 모양은 공급 노즐에서 흐르는 제트의 모양과 패턴을 결정합니다. 모양에 따라 제트는 원추형, 평면 및 부채꼴 또는 환형입니다.

원형, 정사각형 및 직사각형 구멍에서 공기가 흘러 나올 때 소형 제트가 형성됩니다. 원형 구멍에서 흘러나오는 제트는 전체 개발 길이를 따라 축대칭으로 유지됩니다(원형 제트). 정사각형 또는 직사각형 구멍에서 흐를 때 처음에는 제트가 축대칭이 아니지만 노즐에서 일정 거리에서 축대칭으로 변환됩니다. 강제 팽창을 위해 디퓨저가 있는 둥근 구멍에서 공기가 흘러나오면 전체 길이를 따라 축대칭이 되는 조밀한 제트도 형성됩니다. 이러한 제트를 원뿔형이라고 합니다.

무한 길이의 슬롯 구멍에서 공기가 흘러나올 때 플랫 제트가 형성됩니다. 안에 실제 조건평평한 제트는 종횡비가 1o:2B0^20인 긴 슬릿 모양의 노즐에서 흘러나오는 것으로 간주됩니다. 적절한 종횡비를 가진 슬롯에서 흘러나오는 제트는 평평하게 유지되지 않고 처음에는 타원형으로 점차 원형으로 변합니다.

제트가 공기 공급 채널의 축에 대해 180 ° 각도로 환형 슬롯에서 흘러 나오면 p에서 약 135 °-중공 원추형, p \u003d 90 °-완전 팬에서 환형이라고합니다. 전체 팬 제트의 경우 공기가 공간으로 분배되는 각도는 360°입니다. 더 작은 분배 각도에서 제트는 불완전한 팬 모양이 됩니다.

모양에 상관없이 흘러나올 때 방향이 강제로 변경되지 않는 모든 제트는 노즐에서 어느 정도 거리를 두고 팽창합니다. 측면 확장 각도 a = 12°25". 유출 시 원추형 제트의 확장 각도는 가이드 디퓨저의 각도와 거의 일치하고 점차 감소하여 10 d0의 거리에서 자연 측면 확장 각도와 같아집니다. (12°25").

제트에 대한 연구는 다양한 기술 분야와 관련하여 많은 국내외 연구자들이 수행했습니다. 제트에 대한 가장 깊고 완전한 연구는 G. N. Abramovich에 속하며 환기 기술 문제와 관련하여 I. A. Shepelev는 제트에 대한 광범위한 연구를 수행했습니다.

5. 노즐, 그들의 t어떤 용도로 사용되는 유형

노즐은 길이가 내경보다 몇 배 더 큰 파이프 조각입니다. 구멍의 직경과 동일한 직경 d의 노즐이 탱크 벽의 구멍에 부착된 경우를 고려하십시오.

무화과. 2는 실제로 사용되는 가장 일반적인 유형의 노즐을 보여줍니다.

도 4 2가지 유형의 노즐: a - 외부 원통형; b - 원통형 내부; c - 원추형 발산; g - 원추형 수렴; e - 원추형 발산; 전자 - 원추형.

원통형 노즐은 기계 및 구조물의 유압 시스템 부품 형태로 발견됩니다. 원추형 수렴 및 원추형 노즐은 워터 제트의 속도와 범위를 증가시키는 데 사용됩니다(소방 호스, 유압 모니터 배럴, 노즐, 노즐 등).

원추형 발산 노즐은 속도를 줄이고 터빈 등의 흡입관에서 유체 흐름과 출구 압력을 높이는 데 사용됩니다. 이젝터와 인젝터에도 원추형 노즐이 주요 작업 본체로 사용됩니다. 도로 제방 아래 암거(수력학 측면에서)도 노즐입니다.

원통형 노즐을 통한 유출을 고려해 봅시다(그림 3).

노즐 입구의 액체 제트는 압축된 다음 팽창하여 전체 섹션을 채웁니다. 제트는 전체 단면으로 노즐 밖으로 흐르므로 출구 섹션과 관련된 압축비 및 흐름 계수

섹션 1-1 및 2-2에 대해 D. Bernoulli 방정식을 구성합니다.

압력 손실은 어디에 있습니까?

열린 저장소에서 대기로 유출되는 경우 오리피스를 통한 유출과 유사하게 D. Bernoulli 방정식은 다음 형식으로 축소됩니다.

노즐의 압력 손실은 입구에서의 손실과 노즐 내부의 압축 제트 팽창의 합입니다. (저수조의 미미한 손실과 노즐 길이에 따른 손실은 크기가 작기 때문에 무시할 수 있습니다.) 따라서,

연속성 방정식에 따르면 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

값을 방정식 (2)에 대입하면

얻은 수두 손실 값을 방정식 (144)에 대입하면

따라서 유속

나타내는

우리는 속도에 대한 방정식을 얻습니다

유체 흐름 결정

그러나 노즐과

노즐 유량은 어디에 있습니까? - 노즐의 라이브 섹션 영역.

따라서 노즐을 통한 속도 및 유체 흐름을 결정하는 방정식은 구멍과 동일한 형식을 갖지만 계수 값이 다릅니다. 제트 압축비의 경우(에서 큰 값 Re and)는 대략적으로 취할 수 있으며 공식 (5)와 (6)에 따라 밝혀졌습니다. 실제로 길이에 따른 손실도 발생하므로 정상적인 조건에서 물의 유출에 대해 취할 수 있습니다.

노즐과 얇은 벽의 구멍에 대한 흐름 및 속도 계수를 비교하면 노즐이 흐름 속도를 증가시키고 유출 속도를 감소시키는 것을 알 수 있습니다.

패킹의 특징은 압축된 부분의 압력이 대기압보다 낮다는 것입니다. 이 위치는 압축 및 출구 섹션에 대해 컴파일된 Bernoulli 방정식으로 증명됩니다.

내부 원통형 노즐에서 입구의 제트 압축은 외부 노즐보다 크므로 유속 및 속도 계수 값이 더 작습니다. 실험을 통해 물에 대한 계수를 찾았습니다.

외부 원추형 수렴 노즐에서 입구에서 제트의 압축 및 팽창은 외부 원통형 노즐보다 적지 만 외부 압축은 노즐 출구에서 나타납니다. 따라서 계수 및 테이퍼 각도에 따라 달라집니다. 테이퍼 각도가 13°로 증가하면 유량 계수가 증가하고 각도가 더 증가하면 감소합니다. 열역학 에너지 엔탈피

수렴 수렴 노즐은 높은 출력 제트 속도, 비행 범위 및 제트 충격력(유압 모니터, 소방 노즐 등)을 얻을 필요가 있는 경우에 사용됩니다.

원추형 발산 노즐에서는 압축 후 제트의 내부 팽창이 원추형 수렴 및 원통형 노즐보다 크므로 여기에서 압력 손실이 증가하고 속도 계수가 감소합니다. 종료 시 외부 압축이 없습니다.

계수 및 테이퍼 각도에 따라 달라집니다. 따라서 테이퍼 각도에서 계수 값을 동일하게 사용할 수 있습니다. (제한 각도)에서 . 에서 제트는 노즐의 벽에 닿지 않고, 즉 노즐이 없는 구멍에서 흘러나옵니다.

계수의 값, 그리고노즐용

원추형 발산노즐은 윤활유 공급용 노즐 등과 같이 유속을 줄여야 하는 경우에 사용한다. 큰 흡입 효과가 필요합니다(이젝터, 인젝터 등).

원추형 노즐은 얇은 벽의 구멍을 통해 흐르는 제트 모양입니다. 이러한 노즐의 경우 계수 값은 다음과 같습니다.

소방 호스에 사용되지만 제조가 매우 어렵기 때문에 드물게 사용됩니다.

중고 소스

1. O.N., Bryukhanov, V.I. 크롭코, A.T. Melik-Arakelyan "Fundamentals of hydraulics, heat engineering and aerodynamics", 출판사: INFRA-M, 2010

2. Bryukhovetsky O.S. "수력학의 기초", - M.: Nedra, 1991 - 156s.

3. Lobachev P.V. "펌프 및 펌핑 스테이션", - M Stroy-izdat, 1990, -320 p.

4. 우킨 B.V. 유압. - M.: ID 포럼 2008.

5. A.V. 테플롭. 유압의 기초. - 중.: 대학원, 1990

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체계적인 매뉴얼 "수력학의 기본 법칙"은 기본 용어와 조항을 설명하는 짧은 이론 과정입니다.

이 매뉴얼은 교실이나 과외 활동에서 "가스 공급 시스템 및 장비의 설치 및 작동"이라는 전문 분야의 학생들을 돕기 위해 권장됩니다. 독립적 인 일"수력학, 열 공학 및 공기 역학의 기초", "유압학" 분야의 교사.

설명서 끝에는 독학을 위한 질문 목록과 학습에 권장되는 문헌 목록이 있습니다.

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"수력학, 열 공학 및 공기 역학의 기초" 분야에서:

"수력학의 기본법칙"

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체계적인 매뉴얼 "수력학의 기본 법칙"은 기본 용어와 조항을 설명하는 짧은 이론 과정입니다.

이 매뉴얼은 교실 또는 과외 독립 작업에서 "가스 공급 시스템 및 장비의 설치 및 작동" 전문 학생과 "유압, 열 공학 및 공기 역학의 기초", "유압" 분야의 교사를 돕기 위해 권장됩니다.

설명서 끝에는 독학을 위한 질문 목록과 학습에 권장되는 문헌 목록이 있습니다.

소개 ..................................................................................4

정수역학, 기본 개념 ..................................................................5
정수역학의 기본 방정식 ..................................................7
정수압의 종류 .................................................................. .................. ..8
파스칼의 법칙, 실전 적용 ........................9
아르키메데스의 법칙. 바디 플로팅 상태 ..................................................11
정수압 역설
유체역학, 기본 개념 ..................................................14
연속성의 방정식 (continuity) ............
이상적인 유체에 대한 베르누이 방정식 ..................................17
실제 유체에 대한 베르누이 방정식
학생들의 자기 준비를 위한 질문 ..................................22

결론 ..................................................................................23

참고문헌 ..................................................................24

소개

주어진 툴킷"수력학, 열공학 및 공기역학의 기초" 분야의 "유체역학" 및 "유체역학" 섹션을 다룹니다. 매뉴얼은 유압의 기본 법칙을 설명하고 기본 용어 및 조항에 대해 설명합니다.

자료는 요구 사항에 따라 제시됩니다 과정이 분야의 "가스 공급 시스템 및 장비의 설치 및 운영"이라는 전문 분야의 교육 및 방법 론적 복합물.

매뉴얼은 이론 과정이며 학문 분야의 개별 주제 연구와 과외 활동 독립적 작업에 사용할 수 있습니다.

이 방법론 매뉴얼의 마지막 단계는 제시된 모든 주제에 대한 학생들의 자기 준비를 위한 질문 목록입니다.

1. 정수역학, 기본 개념

정수역학은 유체의 평형 법칙과 경계면과의 상호 작용을 연구하는 수력학의 한 분야입니다.

절대 평형 상태의 액체를 고려하십시오. 휴식하는. 액체 내부의 극히 작은 부피를 골라내자Δ V 외부에서 작용하는 힘을 고려하십시오.

외력에는 표면과 체적(질량)의 두 가지 유형이 있습니다.

표면력 선택한 액체 부피의 외부 표면에 직접 작용하는 힘입니다. 이 표면적에 비례합니다. 이러한 힘은 주어진 체적에 대한 인접한 액체 체적의 영향 또는 다른 물체의 영향 때문입니다.

체적(질량) 힘선택한 액체 부피의 질량에 비례하며 이 부피 내부의 모든 입자에 작용합니다. 중력의 예로는 중력, 원심력, 관성력 등이 있습니다.

선택한 액체 부피에 작용하는 내부 힘을 특성화하기 위해 특수 용어를 도입합니다. 이를 위해 외부 힘의 작용 하에서 평형 상태에 있는 임의의 액체 부피를 고려하십시오.

우리는 이 액체 부피 내부의 아주 작은 영역을 선택합니다.. 이 영역에 작용하는 힘은 수직(수직)이므로 비율은 다음과 같습니다.

현장에서 발생하는 평균 정수압을 나타냅니다.Δω . 그렇지 않으면 외력의 작용으로 정수압의 발생을 특징으로하는 액체의 응력 상태가 발생한다는 것을 특징으로 할 수 있습니다.

결정 정확한 값 p 주어진 지점에서 이 비율의 한계를 결정하는 것이 필요합니다.. 주어진 지점에서 실제 정수압을 결정합니다.

[p]의 차원은 전압의 차원과 같습니다.

[p]= [Pa] 또는 [kgf/m 2 ]

정수압 특성

액체의 외부 표면에서 정수압은 항상 내부 법선을 따라 향하며 액체 내부의 어느 지점에서나 그 값은 작용하는 플랫폼의 경사각에 의존하지 않습니다.

정수압이 모든 지점에서 동일한 표면을 표면이라고합니다.등압면. 이러한 표면에는 다음이 포함됩니다.자유 표면즉, 액체와 기체 매질 사이의 경계면입니다.

압력은 모든 기술 매개변수를 지속적으로 모니터링하고 적시에 조절하기 위해 측정됩니다. 각 기술 프로세스에 대해 특수 체제 맵이 개발됩니다. 통제되지 않은 압력 증가로 에너지 보일러의 수톤 드럼이 수십 미터 동안 축구 공처럼 날아가 경로의 모든 것을 파괴하는 경우가 있습니다. 압력 감소는 손상을 일으키지 않지만 다음과 같은 결과를 초래합니다.

불량품;
연료 오버런.

정수역학의 기본 방정식

그림 1 - 정수역학의 기본 방정식 데모

평형 상태에 있는 유체의 모든 지점에 대해(그림 1 참조), 평등

z+p/γ = z 0 +p 0 /γ = ... = H ,

여기서 p는 주어진 지점 A에서의 압력입니다(그림 참조). 피 0 - 액체의 자유 표면에 대한 압력; p/γ 및 p 0 /γ는 고려된 지점과 자유 표면의 압력에 해당하는 액체 기둥(비중 γ)의 높이입니다. z와 z 0 - 임의의 수평 비교 평면(x0y)에 대한 점 A와 액체의 자유 표면의 좌표;시간 - 정수압 헤드. 위 공식에서 다음과 같습니다.

p = p 0 +γ(z 0 -z) 또는 p = p 0 +γ h

여기서 h는 고려된 지점의 침수 깊이입니다. 위의 표현은정수역학의 기본 방정식. 값 γh는 다음을 나타냅니다.액체 기둥 무게높이 h.

결론: 수압피 주어진 지점에서 액체 p의 자유 표면에 대한 압력의 합과 같습니다. 0 포인트의 담금 깊이와 동일한 높이를 가진 액체 기둥에 의해 생성된 압력.

3. 정수압의 종류

정수압은 SI - Pa 시스템에서 측정됩니다. 또한, 정수압은 kgf/cm 단위로 측정됩니다. 2 , 액체 기둥의 높이(m 수주, mm Hg 등) 및 물리적(atm) 및 기술적(at) 대기.

순수한 다른 것을 고려하지 않고 단일 가스에 의해 신체에 생성되는 압력이라고합니다. 대기 가스. Pa(파스칼) 단위로 측정됩니다. 절대 압력은 대기압과 게이지 압력의 합입니다.

기압(대기) 대기의 모든 물체에 대한 중력을 나타냅니다. 정상적인 대기압은 0°C의 온도에서 760mm 수은 기둥에 의해 생성됩니다.

진공 측정된 압력과 대기압 사이의 음의 차이라고 합니다.

절대 압력 p와 대기압 p의 차이ㅏ 초과 압력이라고하며 p로 표시됩니다.오두막:

p izb \u003d p-p a

또는

R izb / γ \u003d (p-p a) / γ \u003d h p

hp 이 경우 호출압전 높이, 초과 압력의 척도입니다.

무화과. 2 a) 표면에 압력 p가 있는 액체가 있는 닫힌 저장소를 보여줍니다. 0 . 탱크에 연결된 피에조미터피 (아래 그림 참조) 지점에서 초과 압력을 결정합니다.ㅏ .

대기압으로 표시되는 절대 압력과 게이지 압력은 각각 ata 및 ati로 표시됩니다.

진공 압력 또는 진공, - 대기압 부족(압력 부족), 즉 대기압 또는 기압과 절대압의 차이:

피 와크 \u003d 파-피

또는

R wack /γ = (p a - p)/γ = h wak

여기서 h vac - 진공 높이, 즉 진공 게이지 판독값안에 그림에 표시된 저수지에 연결됩니다. 2b). 진공은 압력과 동일한 단위로 표시되며 대기의 분수 또는 백분율로 표시됩니다.

그림 2 a - 피에조미터 판독값 그림 2 b - 진공 게이지 판독값

마지막 두 식에서 진공은 0에서 대기압까지 다양할 수 있습니다. 최대 h 값엉뚱한 정상 대기압(760mmHg)에서 10.33m의 물과 같습니다. 미술.

4. 파스칼의 법칙, 실제 적용

정수역학의 기본 방정식에 따르면 액체 표면의 압력 p 0 액체 부피의 모든 지점과 모든 방향으로 동일하게 전달됩니다. 이게 뭐야파스칼의 법칙.

이 법칙은 1653년 프랑스 과학자 B. Pascal에 의해 발견되었습니다. 때때로 정수역학의 기본 법칙이라고도 합니다.

파스칼의 법칙은 물질의 분자구조로 설명할 수 있다. 안에 고체분자는 결정 격자를 형성하고 평형 위치 주위에서 진동합니다. 액체와 기체에서 분자는 상대적으로 자유롭고 서로 상대적으로 움직일 수 있습니다. 액체(또는 기체)에 발생하는 압력을 힘의 방향뿐만 아니라 모든 방향으로 전달할 수 있는 것이 바로 이 기능입니다.

파스칼의 법칙은 현대 기술에서 폭넓게 응용되고 있습니다. 현대식 슈퍼프레스의 작업은 800MPa 정도의 압력을 생성할 수 있는 파스칼의 법칙을 기반으로 합니다. 또한 이 법은 다음을 제어하는 유압 자동화 시스템의 작동을 기반으로 합니다. 우주선, 제트 여객기, 수치 제어 기계, 굴삭기, 덤프 트럭 등

파스칼의 법칙은 움직이는 액체(기체)의 경우뿐만 아니라 액체(기체)가 중력장에 있는 경우에도 적용되지 않습니다. 예를 들어 대기압과 정수압은 고도에 따라 감소하는 것으로 알려져 있습니다.

그림 3 - 파스칼의 법칙 시연

원칙적으로 파스칼의 법칙을 사용하는 가장 유명한 장치를 고려하십시오. 이것은 유압 프레스입니다.

유압 프레스의 기본은 두 개의 실린더 형태의 통신 용기입니다. 한 실린더의 직경은 다른 실린더의 직경보다 훨씬 작습니다. 실린더는 오일과 같은 액체로 채워져 있습니다. 위에서 피스톤으로 단단히 닫힙니다. 그림에서 볼 수 있듯이. 4 아래, 단일 피스톤 면적 S 1 다른 피스톤 S의 면적보다 몇 배 더 작음 2 .

그림 4 - 의사소통 용기

작은 피스톤에 힘이 가해진다고 가정합니다. F1 . 이 힘은 액체에 작용하여 전체 영역에 분산됩니다. S1 . 작은 피스톤이 액체에 가하는 압력은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.

파스칼의 법칙에 따르면 이 압력은 유체의 어느 지점으로든 변하지 않고 전달됩니다. 이것은 큰 피스톤에 가해지는 압력을 의미합니다. p 2는 동일합니다.

이것은 다음을 의미합니다.

따라서 , 큰 피스톤에 작용하는 힘은 작은 피스톤에 가해지는 힘보다 몇 배나 클 것입니다.

결과적으로 유압 기계를 사용하면 다음을 얻을 수 있습니다.힘을 얻다 더 작은 피스톤의 면적에 대한 더 큰 피스톤의 면적 비율과 같습니다.

5. 아르키메데스의 법칙. 바디 플로팅 상태

액체에 잠긴 물체는 중력 외에 부력, 즉 아르키메데스 힘의 영향을 받습니다. 유체는 신체의 모든 면을 누르지만 압력은 동일하지 않습니다. 결국 몸의 아랫면은 윗면보다 액체에 더 많이 잠기고 압력은 깊이에 따라 증가합니다. 즉, 몸체의 하부면에 작용하는 힘은 상부면에 작용하는 힘보다 클 것입니다. 따라서 몸을 액체 밖으로 밀어내려는 힘이 발생합니다.

아르키메데스 힘의 값은 액체의 밀도와 액체에 직접 들어 있는 신체 부위의 부피에 따라 달라집니다. 아르키메데스 힘은 액체뿐만 아니라 기체에서도 작용합니다.

아르키메데스의 법칙 : 액체나 기체 속에 잠긴 물체가 그 물체의 부피를 차지하는 액체나 기체의 무게와 같은 부력을 받는다.

액체에 잠긴 물체에 작용하는 아르키메데스의 힘은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.

여기서 ρ 승 액체 밀도, V금 액체에 잠긴 신체 일부의 부피입니다.

액체 내부에 있는 물체에는 중력과 아르키메데스의 힘이라는 두 가지 힘이 작용합니다. 이러한 힘의 영향으로 신체가 움직일 수 있습니다. 부유체에 대한 세 가지 조건이 있습니다(그림 5).

중력이 아르키메데스의 힘보다 크면 몸이 가라앉고 바닥으로 가라앉습니다.
중력이 아르키메데스의 힘과 같으면 신체는 유체의 어느 지점에서나 평형을 이룰 수 있으며 신체는 유체 내부에 떠 있습니다.
중력이 아르키메데스의 힘보다 작으면 몸이 떠서 위로 떠오를 것입니다.

그림 5 - 부유체의 조건

아르키메데스의 원리는 항공학에도 사용됩니다. Montgolfier 형제는 1783년에 최초의 열기구를 만들었습니다. 1852년에 프랑스인 Giffard는 공기 방향타와 프로펠러로 조종되는 풍선인 비행선을 만들었습니다.

6. 정수 역설

동일한 액체를 동일한 높이로 다른 모양의 용기에 부었지만 바닥 면적은 동일하면 부은 액체의 무게가 다르더라도 바닥에 가해지는 압력은 모든 용기에서 동일하며 다음과 같습니다. 원통형 용기에 담긴 액체의 무게.

이 현상을정수압 역설모든 방향으로 생성된 압력을 전달하는 액체의 특성으로 설명됩니다.

다양한 모양의 용기(그림 6)에서 동일한 바닥 면적과 동일한 액체 레벨이 있는 경우 바닥의 액체 압력은 동일합니다. 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

P = p ⋅ S = g ⋅ ρ ⋅ h ⋅ S

S - 하단 영역

h는 액체 기둥의 높이입니다.

그림 6 - 다양한 모양의 용기

액체가 용기 바닥을 누르는 힘은 용기의 모양에 의존하지 않고 수직 기둥의 무게와 같으며 그 밑면은 용기 바닥이고 높이는 높이입니다. 액체 기둥의.

1618년에 파스칼은 통에 삽입된 얇고 긴 튜브에 물 한 컵을 부어 물통 전체를 찢어 동시대 사람들을 놀라게 했습니다.

7. 유체역학, 기본 개념

유체 역학은 가해진 외부 힘과 표면과의 상호 작용 하에서 유체의 운동 법칙을 연구하는 수력학의 한 부분입니다.

각 지점에서 움직이는 유체의 상태는 밀도와 점성뿐만 아니라 가장 중요한 유체 입자의 속도와 유체역학적 압력에 의해 특징지어집니다.

연구의 주요 목적은 전체 또는 부분적으로 일부 표면에 의해 경계를 이루는 유체 덩어리의 움직임으로 이해되는 유체 흐름입니다. 경계 표면은 고체(예: 강둑), 액체(응집 상태 간의 인터페이스) 또는 기체일 수 있습니다.

유체 흐름은 안정적일 수도 있고 불안정할 수도 있습니다. 정상 상태 운동은 채널의 특정 지점에서 압력과 속도가 시간에 따라 변하지 않는 유체의 운동입니다.

υ = f(x, y, z) 및 p = f(x, y, z)

속도와 압력이 공간 좌표뿐만 아니라 시간에 따라 변하는 동작을 비정상 또는 비 정지 υ \u003d f (x, y, z, t) 및 p \u003d f (x, y, z, t)

정상 운동의 예는 원추형 튜브를 통해 일정한 높이가 유지되는 용기에서 액체가 유출되는 것입니다. 튜브의 다른 섹션에서 유체의 속도는 다양하지만 각 섹션에서 이 속도는 시간에 따라 변하지 않고 일정합니다.

이러한 실험에서 용기의 액체 높이가 일정하게 유지되지 않으면 동일한 원추형 튜브를 따라 액체가 이동하면 튜브 섹션의 속도가 일정하지 않기 때문에 불안정한 특성을 갖게 됩니다. 시간(용기의 액체 레벨이 감소함에 따라 감소합니다).

압력과 비압력을 구별 유체 운동. 벽이 유체 흐름을 완전히 제한하는 경우 유체의 움직임을 압력이라고 합니다(예: 완전히 채워진 파이프를 통한 유체의 움직임). 벽에 의한 흐름의 제한이 부분적인 경우(예: 강, 운하의 물 이동) 이러한 이동을 무압력이라고 합니다.

흐름의 속도 방향은 유선으로 특징지어집니다.
유선 - 유체 흐름 내부에 그려진 가상의 곡선은 그 위에 위치한 모든 입자의 속도가 이 순간시간은 이 곡선에 접합니다.

그림 7 - 현재 라인

유선은 특정 시간 동안 한 입자의 경로를 반영하는 반면 유선은 주어진 시간에 유체 입자 집합의 이동 방향을 특성화한다는 점에서 궤적과 다릅니다. 정상 운동에서 유선은 유체 입자의 운동 궤적과 일치합니다.

유체 흐름의 단면에서 요소 영역을 선택하는 경우∆S 윤곽선의 점을 통해 유선을 그리면 소위를 얻습니다.현재 튜브 . 현재 튜브 형태 내부의 유체기본적인 물방울. 유체 흐름은 움직이는 모든 기본 제트의 집합으로 간주할 수 있습니다.

그림 8 - 전류 튜브

리빙 섹션 ω(m²)는 흐름 방향에 수직인 흐름의 단면적입니다. 예를 들어 파이프의 살아있는 부분은 원입니다.

젖은 둘레 χ ( "치") - 단단한 벽으로 둘러싸인 거실 둘레의 일부입니다 (그림에서 두꺼운 선으로 강조 표시됨).

그림 9 - 리빙 섹션

유압 흐름 반경 R - 젖은 둘레에 대한 열린 면적의 비율

유속 Q는 개방 면적 ω를 통해 단위 시간 t당 흐르는 액체 V의 부피입니다.

평균 유속 υ는 개방 면적 ω에 대한 액체 유속 Q의 비율에 의해 결정되는 액체의 속도입니다.

액체의 다양한 입자의 이동 속도는 서로 다르기 때문에 이동 속도는 평균입니다. 예를 들어 원형 파이프에서 파이프 축의 속도는 최대이고 파이프 벽에서는 0입니다.

연속성(continuity) 방정식

흐름의 연속성 방정식은 물질 보존 법칙과 흐름 전체에 걸친 액체 유속의 일정성을 따릅니다. 자유 횡단면이 가변적인 파이프를 상상해 보십시오.

그림 10 - 제트 연속성 방정식의 데모

어떤 섹션에서든 파이프를 통한 유체 흐름은 일정합니다. 에너지 보존 법칙을 만족한다. 또한 유체가 비압축성이라고 가정합니다. 그래서 Q 1 = Q 2 = 상수, wherece

ω1 υ 1 = ω 2 υ 2

또는 이 방정식을 작성하는 다른 방법은 다음과 같습니다.

저것들. 평균 속도 v1 및 v2 생활 섹션의 해당 영역에 반비례합니다.승 1 및 승 2 유체 흐름.

따라서 연속성 방정식은 체적 흐름의 불변성을 나타냅니다.큐 , 및 정상 유체 흐름의 길이를 따라 유체 제트 연속성의 조건.

9. 이상적인 유체에 대한 베르누이 방정식

1738년에 얻은 Daniil Bernoulli의 방정식은 흐름의 다양한 부분에서 압력 p, 평균 속도 υ 및 압전 높이 z 사이의 관계를 보여주고 움직이는 유체의 에너지 보존 법칙을 표현합니다.

각도 β로 공간에 위치한 가변 직경의 파이프라인을 고려하십시오(그림 10 참조).

그림 11 - 이상적인 유체에 대한 Bernoulli 방정식의 데모

고려 중인 파이프라인 섹션에서 섹션 1-1과 섹션 2-2의 두 섹션을 무작위로 선택하겠습니다. 파이프라인을 따라 첫 번째 섹션에서 두 번째 섹션으로 올라가면 유량 Q로 액체가 이동합니다.

액체의 압력을 측정하기 위해 액체가 높이로 올라가는 얇은 벽 유리관인 피에조미터가 사용됩니다.. 각 섹션에는 액체 레벨이 다른 높이로 상승하는 피에조미터가 설치됩니다.

피에조미터 외에도 각 섹션 1-1 및 2-2에는 구부러진 끝이 유체 흐름을 향하는 튜브가 설치되며 이를 피토관이라고 합니다. 피토관의 액체도 다른 수준, 피에조미터 라인에서 계산한 경우.

피에조메트릭 라인은 다음과 같이 구성할 수 있습니다. 섹션 1-1과 2-2 사이에 동일한 피에조미터 여러 개를 놓고 그 안의 액체 레벨 판독값을 통해 곡선을 그리면 점선이 표시됩니다(그림 참조).

그러나 비교 평면이라고 하는 임의의 수평선 0-0(좌표 기준 평면)에 대한 피토관의 레벨 높이는 동일합니다.

피토관의 액체 레벨 판독값을 통해 선을 그리면 수평이 되며 파이프라인의 총 에너지 레벨을 반영합니다.

이상적인 유체 흐름의 두 임의 섹션 1-1 및 2-2에 대해 Bernoulli 방정식의 형식은 다음과 같습니다.

섹션 1-1과 2-2는 임의로 취하기 때문에 결과 방정식을 다르게 다시 작성할 수 있습니다.

방정식의 공식은 다음과 같습니다.

이상적인 유체 흐름의 모든 섹션에 대한 Bernoulli 방정식의 세 항의 합은 상수 값입니다.

에너지 관점에서 방정식의 각 항은 특정 유형의 에너지를 나타냅니다.

z1 및 z2 - 섹션 1-1 및 2-2에서 위치 에너지를 특징짓는 특정 위치 에너지;- 동일한 섹션에서 압력의 위치 에너지를 특성화하는 특정 압력 에너지- 특정한 운동 에너지같은 섹션에서.

모든 섹션에서 이상적인 유체의 총 비에너지는 일정하다는 것이 밝혀졌습니다.

기하학적 관점에서 베르누이 방정식의 공식화도 있습니다. 방정식의 각 항에는 선형 차원이 있습니다. 지 1 및 z 2 - 비교 평면 위 섹션 1-1 및 2-2의 기하학적 높이;- 압전 높이;- 지정된 섹션의 고속 높이.

이 경우 Bernoulli 방정식은 다음과 같이 읽을 수 있습니다. 이상적인 유체에 대한 기하학적 높이, 압전 높이 및 속도 높이의 합은 상수입니다.

10. 실제 유체에 대한 베르누이 방정식

실제 유체의 흐름에 대한 Bernoulli 방정식은 이상적인 유체에 대한 Bernoulli 방정식과 다릅니다.

실제 점성 유체가 움직일 때 마찰력이 발생하는데, 예를 들어 파이프라인의 표면이 특정 거칠기를 가지고 있어 유체가 에너지를 소비하는 것을 극복하기 때문입니다. 결과적으로 섹션 1-1의 액체의 총 비에너지는 손실된 에너지 값만큼 섹션 2-2의 총 비에너지보다 클 것입니다.

그림 12 - 실제 유체에 대한 Bernoulli 방정식의 데모

손실된 에너지(잃어버린 머리)가 표시됨선형 차원을 가집니다.

실제 유체에 대한 Bernoulli 방정식은 다음과 같습니다.

유체가 섹션 1-1에서 섹션 2-2로 이동함에 따라 손실 헤드는 항상 증가합니다(손실 헤드는 수직 음영으로 표시됨).

따라서 액체가 첫 번째 섹션에서 두 번째 섹션에 대해 갖는 초기 에너지 수준은 섹션 1-1과 섹션 2-2 사이의 기하학적 높이, 압전 높이, 속도 높이 및 손실 헤드의 네 가지 구성 요소의 합이 됩니다.

또한 방정식에 두 개의 계수 α가 더 나타났습니다. 1 및 α 2 코리올리 계수라고 하며 유체 흐름 영역에 따라 달라집니다(층류 영역의 경우 α = 2, 난류 영역의 경우 α = 1).

잃어버린 높이액체 층 사이의 마찰력으로 인한 파이프라인 길이에 따른 수두 손실과 국부 저항으로 인한 손실(예: 게이트 밸브, 파이프 회전과 같은 흐름 구성의 변화)로 구성됩니다.

H 길이 + h 자리

Bernoulli 방정식의 도움으로 실제 수리학의 대부분의 문제가 해결됩니다. 이렇게하려면 흐름 길이를 따라 두 섹션을 선택하여 그 중 하나에 대해 p, ρ의 값을 알고 다른 섹션에 대해 하나 또는 값이 결정하다. 두 번째 섹션에 대해 두 개의 미지수가 있는 경우 유체 흐름 불변 방정식 υ가 사용됩니다. 1ω1 = υ2ω2 .

11. 학생들의 자기 준비를 위한 질문

몸을 물에 뜨게 하는 힘은 무엇입니까? 몸이 가라앉기 시작하는 조건을 설명하십시오.
이상적인 액체와 실제 액체의 차이점은 무엇이라고 생각하십니까? 자연에 이상적인 액체가 존재합니까?
어떤 유형의 정수압을 알고 있습니까?
깊이에 있는 액체의 한 지점에서 정수압을 결정하면시간 , 그러면 이 지점에 어떤 힘이 작용할까요? 답의 이름을 지정하고 설명하십시오.
연속성 방정식과 베르누이 방정식의 기초가 되는 물리법칙은 무엇입니까? 대답을 설명하십시오.
파스칼의 법칙을 기반으로 하는 원리인 장치의 이름을 지정하고 간략하게 설명하십시오.
정수압 역설이라는 물리적 현상은 무엇입니까?
코리올리 계수, 평균 유속, 압력, 파이프라인 길이에 따른 수두 손실 .... 이 모든 양과 관련된 방정식과 이 목록에 아직 표시되지 않은 것이 무엇인지 설명하십시오.
연결 공식 이름 지정 비중그리고 밀도.
유체 제트 연속성 방정식은 유압에서 다소 중요한 역할을 합니다. 어떤 종류의 액체에 해당합니까? 대답을 설명하십시오.
이 방법론 매뉴얼에 언급된 모든 과학자의 이름을 말하고 그들의 발견을 간략하게 설명하십시오.
이상적인 유체, 전류선, 진공이 우리 주변 세계에 존재합니까? 대답을 설명하십시오.
"압력 유형 ... .. - 장치 ... .."계획에 따라 다양한 유형의 압력을 측정하는 장치의 이름을 지정하십시오.
에서 예를 들어 일상 생활압력 및 비압력 유체 운동 유형, 정지 및 비정상.
실제로 피에조미터, 기압계 및 피토관은 어떤 목적으로 사용됩니까?
압력을 측정할 때 표준 값보다 훨씬 높으면 어떻게 됩니까? 적다면? 대답을 설명하십시오.
"유체역학" 섹션과 "유체역학" 섹션의 연구 대상 간의 차이점은 무엇입니까?
Bernoulli 방정식의 기하학적 및 에너지 의미를 설명하십시오.
Wetted perimeter, clear section... 이 목록을 계속 진행하고 나열된 용어의 특징을 설명하십시오.
이 방법론적 매뉴얼에서 배운 수력학의 법칙은 무엇이며, 그것들은 어떤 물리적 의미를 지니나요?

결론

이 매뉴얼이 학생들이 더 잘 이해하는 데 도움이 되기를 바랍니다. 교육 자료분야 "유압", "유압, 열 공학 및 공기 역학의 기초" 그리고 가장 중요한 것은 연구중인 분야의 가장 "밝은"순간에 대한 아이디어를 얻는 것입니다. 유압의 기본 법칙에 대해. 우리가 직장과 일상 생활에서 사용하는 많은 장치의 작동은 종종 깨닫지도 못하는 사이에 이러한 법칙을 기반으로 합니다.

감사합니다. Markova N.V.

서지

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