- •Конспект лекций по курсу «Водоснабжение и водоотведение»
- •7.010104 «Профессиональное обучение. Промышленное, гражданское и сельскохозяйственное строительство»
- •Водоснабжение и водоотведение
- •1.1. Закон паскаля
- •1.2. Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкости
- •Глава 2. Водоснабжение городов
- •2.1. Рациональное использование водных ресурсов
- •2.2. Характеристика природных источников водоснабжения и требования, предъявляемые к ним
- •2.3 Сети и сооружения системы водоснабжения города с поверхностным и подземным источниками
- •Классификация систем водоснабжения
- •2.4. Организация зон санитарной охраны поверхностных источников
- •2.5. Основные типы водозаборных сооружений для забора воды из поверхностных источников
- •Классификация водоприемных сооружений из поверхностных источников
- •2.6. Принцип работы водозаборов берегового и руслового типов
- •2.5. Устройство наружной водопроводной сети города и требования, предъявляемые к ней
- •Все эти требования достигаются решением следующих основных задач:
- •Наружная водопроводная сеть состоит из:
- •Глава 3. Водоотведение
- •3.2. Системы канализации городов
- •3.3. Элементы наружной канализации
- •3.4. Схемы канализационных сетей
- •3.5. Устройство дождевой канализации
- •Глава 4. Очистка сточных вод
- •4.2. Обеззараживание сточных вод
- •4.3. Сооружения для обезвоживания осадков сточных вод
- •Глава 5. Сети водопровода и канализации на строительных площадках
- •5.1. Водопотребление на строительных площадках
- •5.2. Устройство водопроводов на строительных площадках
- •5.3. Устройство канализации на строительных площадках
- •Глава 6. Основы проектирования систем внутреннего водопровода и канализации зданий
- •6.1. Устройство внутреннего водопровода зданий
- •62. Системы внутреннего водоснабжения зданий
- •Оглавление
- •Глава I. Механика жидкости
- •1.1. Закон Паскаля
- •Глава II. Водоснабжение городов
1.2. Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкости
Рассмотрим особенности движения несжимаемой жидкости. Объемный расход жидкости Q измеряется в м3/с и равен Q = Sv, где S — площадь поперечного сечения канала, м2, v — средняя по сечению скорость жидкости, м/с. Для течений, близких к одномерным, условие сохранения объемного расхода, протекающего через сечения 1 и 2, записывается в виде формулы v1S1=v2S29 выражающей факт, что в канале переменного сечения средние скорости обратно пропорциональны площадям сечений.
В 1880 г. Д. И. Менделеевым было высказано предположение о существовании двух отличающихся друг от друга режимов течения. В 1883 г. О. Рейнольдсом экспериментально были изучены эти режимы. Опыты показали, что при невысоких скоростях наблюдается ламинарное (слоистое) течение без перемешивания частиц и пульсаций скорости (от лат. lamina — пластинка, полоска). Причем отсутствуют поперечные перемещения жидкости в процессе ее течения, частицы жидкости перемещаются почти по параллельным траекториям. При постоянном перепаде давления течение имеет стационарный (независящий от времени) режим.
Другим, наблюдаемым при значительных скоростях, является течение, в котором частицы жидкости перемещаются по достаточно сложным траекториям. Скорости движения меняются по величине и направлению, поэтому в потоке возникают вихри, слои жидкости перемешиваются и отдельные частицы совершают неупорядоченные хаотические движения по сложным траекториям. Такое течение называется турбулентным (от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный; может переводиться как возмущенное). Если в турбулентном потоке пустить по течению капельку красителя, то окрашивается все сечение потока.
О. Рейнольдсом было установлено, что ламинарный режим течения происходит при малых скоростях течения, малых поперечных размерах потока, малых плотностях и больших коэффициентах вязкости. Турбулентные режимы течения характеризуются большой скоростью, большим поперечным размером и малой вязкостью текущей среды. Рейнольдсом было введено число, названное впоследствии числом Рейнольдса, в виде комплекса
Re=vdp/м
где v— скорость, d — диаметр поперечного сечения потока, р — плотность, м — коэффициент вязкости. При числах Re меньших 2300 течение обычно бывает ламинарным, а при числах Re больших 2300 — турбулентным. Критическое число Рейнольдса зависит от формы поперечного сечения канала.
Примером турбулентного течения является процесс вытекания газообразных продуктов сгорания из трубы котельной или печной трубы.
Пример ламинарного течения — это истечение воды из крана умывальника, если открыть очень малую струйку воды. Большинство течений, окружающих нас в природе, турбулентные. Ламинарные течения встречаются только в очень узких каналах, какими являются капилляры кровеносных сосудов человека, или при течениях жидкостей с большой вязкостью в трубопроводах (например, мазута). Число Рейнольдса является величиной, пропорциональной отношению сил инерции к силам вязкости. Вязкость — свойство жидкости в случае прямолинейного слоистого движения сопротивляться скольжению (или сдвигу) ее слоев относительно друг друга. В физической системе единиц Гаусса, использующей в качестве основных единиц: длину в см, массу в г и время в секундах, единицей вязкости является пуаз (Пз).
1 Пз = 1 г/(1 см*1 с).
Вязкость воды составляет 0,01 Пз = 1 сантипуаз = 1 сПз.
В этом случае выражение для числа Рёйнольдса принимает вид
Re=vd/v;
В системе СИ коэффициент кинематической вязкости для воды при температуре 20 °С
v=10-6,m2/c.
В физической системе единиц Гаусса коэффициент кинематической вязкости v выражается в см2/с и кинематическая вязкость воды близка к v=0,01 см2/с, что равно 0,01 стокса (Ст) или одному сантистоксу 0,01 Ст= 1 сСт.