9.1.3. Струйный насос.

Схема струйного насоса показана на рис.9.4. Струйный насос состоит из подвода –1, сужающего насадка –2, камеры смешения– 3, всасывающей трубы –4, расходящегося насадка (диффузора) –5.

Для сечений 1–1и2–2уравнение Бернулли можно записать так: при горизонтальном расположении оси насоса:.

Откуда ,

так как , аи, следовательно, под действием разности давлений жидкость из бака поступает в камеру смешения, где она смешивается с жидкостью струи и поступает далее в трубопровод.

Данный пример иллюстрирует, что в силу постоянства полного напора на участках, где скорость увеличивается, соответственно растёт скоростной напор, а пьезометрический падает. Эта разность напоров может быть использована на практике для разных целей.

Из найденного также видно, что вакуум в камере смешения в пределе равен атмосферному давлению , поэтому максимальная высота подъема жидкости не может быть больше, но на практике 6 – 7 м.

9.2. Местные гидравлические сопротивления.

Некруглые и безнапорные каналы.

Движение реальной жидкости всегда сопровождается потерей напора на гидравлических сопротивлениях. Различают рассредоточенные и местные гидравлические сопротивления. Потеря напора на рассредоточенном сопротивлении пропорциональна длине канала, поэтому такие сопротивления называют также гидравлическими сопротивлениями по длине.

Местные гидравлические сопротивления: сужения, расширения, повороты, краны, вентили, задвижки, клапаны и другие рассматриваются как сопротивления без длины.

Причиной гидравлического сопротивления является вязкость жидкости, шероховатость стенок канала, резкое изменение величины и направления скорости на местных сопротивлениях. От величины давления гидравлические сопротивления зависят слабо.

Величина гидравлического сопротивления по длине определится по формуле Дарси-Вейсбаха:

(9.14)

Где - коэффициент Дарси.

Для некруглых каналов диаметр dзаменяют гидравлическим радиусом:

(9.15)

где - живое сечение потока

- смоченный периметр.

Для трубы с потоком, заполняющим все сечение

Поэтому формулу (9.14) можно написать в виде:

Потоки делятся на напорные и безнапорные

Безнапорные потоки наблюдаются при частичном затоплении сечения трубы, канала.

Для определения расходов открытых (безнапорных) потоков получила формула Шези:

(9.16)

где - средняя скорость потока

- гидравлический уклон ()

- живое сечение потока

- коэффициент скорости

Коэффициенты исвязаны зависимостью:

(9.17)

Величина местного гидравлического сопротивления определяется по формуле Вейсбаха:

(9.18)

На преодоление сопротивлений расходуется пьезометрический напор.

Лекция 10. Ламинарное течение жидкости

Характер движения жидкости зависит от скорости её течения. Этот вопрос был решён Рейнольдсом, который поставил простой, но убедительный опыт. Установка О.Рейнольдса показана на рис.10.1.

Рис. 10.1.

Характер движения жидкости устанавливается по степени размытости струйки жидкости подкрашенной чернилами, налитыми в сосуд 1, истекающей через трубу3вместе с не подкрашенной жидкостью из бака2. В зависимости от степени открытия крана4, устанавливалась та или иная скорость течения. При малых скоростях течения струйка окрашенной жидкости не размывалась, что указывало на послойный характер движения жидкости. Такие течения были названы ламинарными. При некоторой скорости, которую назвали критической, струйка размывается по всему течению, что указывает на вихревой характер перемешивания жидкости по всему сечению трубы3. Такой режим течения был назван турбулентным. Рейнольдс показал, что переход от одного режима течения к другому соответствует определённому значению критерия

, (10.1)

где V– средняя скорость; d– диаметр канала;ν - кинематический коэффициент вязкости.

Критерий Re впоследствии был назван критерием или числом Рейнольдса. Переход от ламинарного течения наступает при числе Рейнольдса равном Re=2300. При особых условиях, обеспечивающих плавность втекания жидкости в трубу, процесс перехода “затягивался” до Re 10⁴. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от геометрии канала и начальных вихревых движений. Ламинарное и турбулентное течение относится к безразрывным течениям жидкости.