Основні лацкани
У першій частині ми побачили, як впливають потік і тиск при передачі води по трубах, і взаємозв'язок між потоком і швидкістю рідини.
У другій частині ми почали вводити поняття енергії як робочого колеса для досягнення певного тиску в системі, а також для подолання опорів, що протистояли транспортуванню рідини. Ці опори в основному визначали за тертям води в її потоці через внутрішню частину труб та за різницею висот між точкою подачі та точкою перекачування.
У цій третій частині ми побачимо типи енергії, яку має вода, яка циркулює всередині напірних трубок, що допоможе нам зрозуміти взаємозв'язок між різними висотами тиску.
Види енергії в рідинах
У гідравліці енергія виражається, як ми побачимо нижче в одиницях довжини, тобто в метрах.
Рівняння Бернуїллі пояснює закон збереження енергії, що передається потоку рідин у трубі: якщо тертя відсутнє, частинки рухаються вздовж труби без втрат енергії, необмежено.
Повна енергія в будь-якій точці рідини складається з трьох компонентів і дорівнює сумі трьох енергій:
Реклама
1. Потенційна енергія через висоту над опорною площиною і значення якої
Eh = m · g · Z, де м це маса, g прискорення сили тяжіння і Z геометричний розмір або висоту.
два. Енергія завдяки тиску рідини:
Ep = p · m · g де стор - тиск, який чинить рідина.
3. Кінетична енергія завдяки швидкості рідини, v
Отже, загальна енергія в будь-якій точці струму буде сумою цих трьох енергій: потенціалу, енергії тиску та кінетики.
Ei = Eh + Ep + Ec
Ми говорили, що в гідравліці енергія виражалася в одиницях довжини, тобто в метрах. Отже, три складові рівняння Бернуїллі Існує три типи енергії, які в гідравлічному номіналі відносяться до трьох типів висот, а саме:
- Геометрична висота Z або висота, через положення рідини на еталонній площині, у метрах.
- Висота через тиск стор і яка представляє висоту стовпа рідини, здатного викликати тиск своєю вагою стор в метрах водного стовпа.
- Кінетична висота завдяки швидкості руху який, перетворений, мав би виглядати v2/2g, і це представляє висоту h від якого рідина при вільному падінні досягала б швидкості v.
Коментоване відображається на такій схемі:
Рис. 6 Уявлення про три типи енергії рідини під тиском.
На малюнку 6 представлені типи енергії, коли вода циркулює всередині труби під певним тиском. Якби ми встановили прозору трубку в точці труби, як показано на малюнку вище, вода досягла б певної висоти. Ця величина є енергією тиску, яку забезпечує насосне обладнання, і вона залишатиметься незмінною до тих пір, поки умови не змінюються. Якби струм раптово припинився після проходження прозорої трубки, енергія води, обумовлена швидкістю, призвела б до підйому колони, досягаючи верхньої межі трубки.
Відповідно до закону збереження енергії, якщо виміряти загальну енергію між двома дуже близькими ділянками труби, через яку циркулює рідина, ми отримали б:
Eh1 + Ep1 + Ec1 = Eh2 + Ep2 + Ec2
(m g Z1) + (p1 m g) + (m v12/2) = (m g Z2) + (p2 m g) + (m v22/2)
І ділення на м г. нарешті буде:
Z1 + p1 + (v12/2g) = Z2 + p2 + (v22/2g) = постійна
Рівняння Бернуїллі говорить нам, що протягом усього потоку три члени можуть зазнати модифікацій внаслідок обміну одними значеннями з іншими, але загальну суму потрібно завжди підтримувати.
Це рівняння справедливе лише для двох дуже близьких точок. Як ми побачимо нижче, при будь-якому перетворенні енергії відбувається деградація, яка в даному випадку спричинена тертям водного струму об внутрішні стінки трубки і, отже, змінює рівність.
П'єзометрична лінія та лінія електропередач
Частинки води всередині труби рухаються шляхами, які називаються потоками. Як ми бачили в попередньому розділі, наступні конкретні заряди або енергії можна визначити щодо кожної точки поточної лінії:
П’єзометрично-статичне навантаження (Еп), що групує енергію положення Z плюс енергію тиску p, яке насосне обладнання передає воді:
Кінетико-динамічне навантаження (Ек), внаслідок кінетичної енергії або швидкості рідини, і вираженням якої є:
загальне навантаження (Ет) буде тоді сумою обох зарядів, статичним плюс динамічним:
А тепер давайте розглянемо наступну діаграму, яка представляє ділянку труби, яка подає воду під тиском. Були вказані два розділи, щоб візуалізувати в кожному з них, як змінюється загальна енергія рідини.
Рис. 7 Втрати енергії в напірному трубопроводі.
Позиційна енергія Z вона не змінюється, оскільки ділянка труби залишається на однаковій висоті відносно опорної площини. Лінія кінетичної енергії та п’єзометрична лінія дійсно змінюються, оскільки виникає тертя, спричинене рухом води всередині трубки, що спричинює втрату напору або тиску. h. Кінетичне навантаження насправді не змінюється, оскільки вода всередині трубки підтримує однакову швидкість в обох секціях. Перепад тиску h впливає виключно на п’єзометричний.
Після вищевикладеного рівняння Бернуйлі має виглядати так:
Z1 + p1 + (v12/2g) = Z2 + p2 + (v22/2g) + h1-2
І спрощуючи, як Z1 дорівнює Z2 Y v1 дорівнює v2:
p1 = p2 + h1-2
p2 = p1 - h1-2
Новий термін h1-2 являє собою втрати енергії, що виникають при проведенні між ділянками 1 і 2. Цей термін також виражається в мка і відомий, як ми вже знаємо, як втрата напору або втрата тиску і обумовлений тертям рідини зі стінками трубки.
Усі практичні формули потоку рідини виведені з теореми Бернуллі з модифікаціями, що враховують втрати внаслідок тертя.
Наступного тижня ми повернемося наполягати на співвідношенні між потоком, тиском і швидкістю води, термінами, які, як правило, змішуються, що породжує помилкові тлумачення.