Elementos hidráulicos da seção viva. Equação de fluxo. Elementos de Fluxo Hidráulico: Área Livre

O fluxo de fluido- faz parte de um fluido em movimento contínuo, limitado por paredes sólidas deformáveis ​​​​ou não deformáveis ​​​​que formam um canal de fluxo. Fluxos com superfície livre são chamados de fluxos livres. Escoamentos que não possuem superfície livre são chamados de fluxos de pressão

O fluxo de fluido é caracterizado por parâmetros como área de seção transversal aberta S, fluxo de fluido Q(G) e velocidade média v.

Seção transversal de fluxo vivo- esta é uma seção perpendicular em cada ponto à velocidade das partículas do fluxo de fluido.

Os vetores de velocidade das partículas apresentam alguma divergência no fluxo do fluido.

A seção transversal viva de um fluxo de fluido é uma seção perpendicular à velocidade das partículas no fluxo de fluido em todos os pontos.

Arroz. Vetores de velocidade de fluxo de fluido (a) e seção transversal de fluxo efetivo (b)

Portanto, a seção transversal viva do fluxo é um plano curvo (Fig. a, linha I-I) Devido à ligeira discrepância entre os vetores de velocidade na hidrodinâmica, a seção transversal viva é considerada um plano localizado perpendicular à velocidade do fluido no ponto médio do fluxo.

O fluxo de fluidoé a quantidade de líquido que flui através da seção transversal ativa do fluxo por unidade de tempo. A vazão pode ser determinada em frações de massa G e frações de volume Q.

Velocidade média do fluidoé a velocidade média das partículas na seção transversal viva do fluxo.

Se em uma seção transversal viva de um fluxo em movimento, por exemplo, em um tubo, construímos vetores de velocidade de partículas e conectamos as extremidades desses vetores, obtemos um gráfico de mudanças nas velocidades (diagrama de velocidades).

Arroz. Distribuição das velocidades do fluido na seção viva da tubulação durante o escoamento: a - turbulento; b - laminar

Se a área de tal diagrama for dividida pelo diâmetro de um determinado tubo, será obtido o valor da velocidade média do movimento do fluido em uma determinada seção:

Vcр = Se/d,
onde Se é a área do diagrama de velocidade local; d - diâmetro do tubo

O fluxo volumétrico de fluido é calculado usando a fórmula:

Q = Se*Msr,
onde Q é a área da seção transversal ativa do fluxo.

Os parâmetros de fluxo de fluido determinam a natureza do movimento do fluido. Além disso, pode ser estável e instável, uniforme e irregular, contínuo e cavitacional, laminar e turbulento.

Se os parâmetros de um fluxo de fluido não mudam ao longo do tempo, então seu movimento é denominado estacionário.

Uniforme é um movimento no qual os parâmetros de fluxo não mudam ao longo do comprimento da tubulação ou canal. Por exemplo, o movimento do líquido através de um tubo de diâmetro constante é uniforme.

Contínuo é o movimento de um líquido no qual ele se move em um fluxo contínuo que preenche todo o volume da tubulação.

A separação do fluxo das paredes da tubulação ou de um objeto aerodinâmico leva à ocorrência de cavitação.

Cavitação é a formação de vazios em um líquido preenchido com gás, vapor ou uma mistura de ambos.

A cavitação ocorre como resultado de uma diminuição local na pressão abaixo valor crítico pcr a uma determinada temperatura (para água pcr = 101,3 kPa em T = 373 K ou pcr = 12,18 kPa em T = 323 K, etc.). Quando essas bolhas entram em uma zona onde a pressão é superior ao crítico, as partículas líquidas correm para esses vazios, o que leva a um aumento acentuado na pressão e na temperatura. Portanto, a cavitação afeta negativamente a operação de turbinas hidráulicas, bombas de líquidos e outros elementos de dispositivos hidráulicos.

Fluxo laminar- este é o movimento ordenado de um líquido sem se misturar entre as camadas adjacentes. No fluxo laminar a velocidade e as forças inerciais são geralmente pequenas e as forças de atrito são significativas. Quando a velocidade aumenta para um determinado valor limite, o regime de fluxo laminar torna-se turbulento.

Movimento turbulento- este é o fluxo de um líquido no qual suas partículas realizam movimentos instáveis ​​​​e aleatórios ao longo de trajetórias complexas. No fluxo turbulento, a velocidade do fluido e sua pressão em cada ponto do fluxo mudam caoticamente e ocorre intensa mistura do fluido em movimento.

Para determinar o modo de movimento do fluido, existem condições segundo as quais a velocidade do fluxo pode ser maior ou menor que a velocidade crítica quando o movimento laminar se torna turbulento e vice-versa.

Porém, foi estabelecido um critério mais universal, denominado critério ou número de Reynolds:

Re = vd/V,
onde Re é o número de Reynolds; v - velocidade média do fluxo; d - diâmetro da tubulação; V- viscosidade cinemática líquidos.

Experimentos estabeleceram que no momento da transição do modo laminar de movimento do fluido para o turbulento, Re = 2320.

O número de Reynolds no qual o regime laminar se torna turbulento é denominado crítico. Portanto, em Re< 2320 движение жидкости - ламинарное, а при Re >2320 - turbulento. Daí a velocidade crítica para qualquer líquido.

Características hidráulicas do fluxo de fluidos. Consumo.

Seção ao vivo o fluxo é uma superfície (seção transversal) normal a todas as linhas de corrente que a cruzam e ficam dentro do fluxo de fluido. A área transversal viva é designada pela letra ω . Para um fluxo elementar de líquido, o conceito é usado seção ao vivo de um stream elementar (seção transversal do fluxo perpendicular às linhas de corrente), cuja área é denotada por dω.

Perímetro molhado fluxo - a linha ao longo da qual o líquido entra em contato com as superfícies do canal em uma determinada seção viva. O comprimento desta linha é indicado pela letra c .

Nos escoamentos sob pressão, o perímetro molhado coincide com o perímetro geométrico, pois o escoamento do fluido entra em contato com todas as paredes sólidas.

Raio hidráulico R fluxo é uma quantidade frequentemente usada em hidráulica, representando a razão entre a área da seção transversal aberta ω para o perímetro molhado c :

Durante o movimento de pressão em um tubo seção redonda o raio hidráulico será igual a:

,

aqueles. um quarto do diâmetro ou metade do raio do tubo.

Para fluxo livre seção retangular com dimensões, o raio hidráulico pode ser calculado usando a fórmula

.

A superfície livre do líquido não é levada em consideração na determinação do perímetro molhado.

Taxa de fluxo de fluido (fluxo de fluido)– a quantidade de líquido que flui por unidade de tempo através da seção transversal ativa do fluxo.

Existem taxas de fluxo volumétricas, mássicas e ponderais de líquido.

A taxa de fluxo volumétrico de um líquido é o volume de líquido que flui por unidade de tempo através da seção transversal ativa do fluxo. A taxa de fluxo volumétrico de líquido é geralmente medida em m 3 /s , dm 3 /s ou l/s . É calculado pela fórmula

Onde P - vazão volumétrica de líquido,

C- volume de líquido que flui através da seção transversal viva do fluxo,

t é o tempo de fluxo do fluido.

A taxa de fluxo de massa de um líquido é a massa de líquido que flui por unidade de tempo através da seção transversal ativa do fluxo. O fluxo de massa é geralmente medido em kg/s, g/s ou t/s e é determinado pela fórmula

Onde Q M - vazão mássica de líquido,

M- massa de líquido fluindo através da seção transversal viva do fluxo,

t é o tempo de fluxo do fluido.

A taxa de fluxo em peso de um líquido é o peso do líquido que flui por unidade de tempo através da seção transversal ativa do fluxo. O fluxo de peso é geralmente medido em N/s , KN/s . A fórmula para determinar isso é assim:

Onde QG - taxa de fluxo de fluido em peso,

G- peso do líquido que flui através da seção transversal ativa do fluxo,

t é o tempo de fluxo do fluido.

O mais comumente usado é a vazão volumétrica do fluxo de líquido. Levando em consideração o fato de que o fluxo consiste em fluxos elementares, a vazão também consiste na vazão de fluxos elementares de líquido dQ.

Taxa de fluxo do fluxo elementar– volume de líquido dW , passando pela seção transversal ativa do fluxo por unidade de tempo. Por isso:

Se a última expressão for integrada sobre a área da seção transversal aberta do fluxo, podemos obter a fórmula para a vazão volumétrica do líquido como a soma das vazões dos fluxos elementares

O uso desta fórmula em cálculos é muito difícil, uma vez que as vazões de fluxos elementares de líquido em diferentes pontos da seção transversal viva do fluxo são diferentes. Portanto, na prática, o conceito de velocidade média de fluxo é frequentemente usado para determinar a vazão.

Velocidade média do fluxo de fluido V avg em uma determinada seção, esta é uma velocidade de fluxo que realmente não existe, a mesma para todos os pontos de uma determinada seção viva, com a qual o líquido teria que se mover para que sua vazão fosse igual à real.

Seção ao vivo(ώ) é a seção transversal do fluxo, localizada normal à direção da velocidade média do fluxo e limitada abaixo pelo canal e acima pela superfície da água.

Para estudar a seção viva e o perímetro molhado foram utilizadas as seções onde foram determinadas. Em cada um desses trechos são realizadas medições de profundidade em determinados pontos (Tabela 11).

Tabela 11 Medições de profundidades de seções vivas

A distância entre os pontos de medição no alinhamento depende da largura do riacho e é medida na largura de 1 a 5 m - a cada 0,5 m, e de 5 a 10 m - a cada 0,5-1,0 m.

Para determinar a área da seção transversal viva, os perfis são construídos em papel milimetrado corte transversal cada seção (Fig. 5). Para maior clareza, uma escala vertical (para profundidades) é 10 vezes maior que a horizontal. O nível da água e a data da medição estão indicados acima do perfil.

Figura 5 Seção transversal do alinhamento

A área da seção transversal viva é determinada como a soma das áreas formas geométricas(trapézio e triângulos retângulos ao largo da costa) de acordo com a fórmula:

onde b é a distância constante entre os pontos de medição, m;

b n – distância entre pontos extremos, m;

H 1, H 2….H n– profundidade nos pontos de medição, m.

A área da seção transversal viva é calculada para as seções superior c), intermediária (c) e inferior n). A área transversal média vital é calculada usando a fórmula:

Perímetro molhado(χ) – comprimento da linha inferior do rio entre as margens da água. É calculado como a soma das hipotenusas dos triângulos retângulos usando a fórmula

+ 2 + ………

onde b 2 é a distância constante entre os pontos de medição, m;

b n - distância entre pontos extremos;

N 1, N 2, N n) - profundidade medindo verticais, m.

O perímetro molhado é calculado ao longo das seções superior b, intermediária c e inferior n. O perímetro molhado médio av (m) é calculado pela fórmula

Média = 0,25(v +2 s + n).

Raio hidráulico ( R) é a relação com Quarta. Para canais cuja largura esteja próxima do perímetro molhado, R=Média de H.

Consumo P(m 3 / seg) de água em um rio é a quantidade de água que flui através de uma seção transversal em um segundo

Conhecer o fluxo de água e a área de captação do rio F, calcule o módulo de drenagem M(ou q, l/seg a partir de 1 km 2).

Postos de medição de água

A observação da altura (H) do nível da água (NQ) do rio é realizada em uma estação hidrométrica. São: estaca, rack, automático e outros postes de água. As observações sobre eles geralmente são realizadas duas vezes ao dia - 8 e 20 horas.

Pilha a estação de medição de água consiste em estacas cravadas a alguma distância umas das outras no fundo ou margem dos rios e ao longo do alinhamento (Figura 6). O mais alto tem o número 1 e não é inundado mesmo durante as cheias mais altas. Atrás dela, mais perto do rio, está a pilha nº 2, etc. A última estaca inferior é cravada no fundo do rio, sua cabeceira está sempre inundada. As cabeças das estacas acima da superfície do solo não ultrapassam 10-15 cm. A distância entre as estacas é medida e as estacas são niveladas (o excesso entre elas não é superior a 40-50 cm).

Figura 6 Estação de medição de água em pilha

As alturas do nível da água são medidas usando uma haste portátil de medição de água, que é colocada no topo da pilha.

Cremalheira e pinhão uma estação de medição de água consiste em uma ou mais ripas de medição de água, firmemente fixadas à parede de uma estrutura ou a estacas especiais.

Auto estação de medição de água Nos rios regulados e nos rios com oscilações acentuadas do nível das águas, além dos habituais postos de medição de água, são instalados registradores que registram continuamente os níveis das águas. A instalação dos gravadores Valdai é geralmente realizada na margem do rio, em uma pequena cabine acima de um concreto armado ou poço de madeira, que é conectado por uma tubulação de abastecimento ao rio. O nível da água no poço é restaurado ao mesmo nível do rio (Figura 7).

Figura 7 Instalação do gravador tipo Shore

Investigação de propriedades superficiais ou de contorno, como capacidade de umedecimento; estudo dos efeitos de difusão; análise de materiais determinando seus efeitos de superfície, limite e difusão; estudo ou análise de estruturas superficiais na faixa atômica

A invenção refere-se a agricultura, em particular aos métodos para estudar o escoamento do degelo e da água da chuva que ocorre em uma superfície formadora de escoamento. O resultado técnico da invenção é simplificar o método e aumentar a precisão na determinação do perímetro molhado para um leito rugoso. A essência da invenção: o processo de interação do fluxo de água com superfície áspera substituindo a parte funcional da bandeja inclinada, feita com a superfície rugosa em estudo, por uma amostra de precisão com sistema hidráulico superfície lisa, encontre a dependência da altura do fluxo na vazão de água para uma superfície hidraulicamente lisa. Uma amostra feita com precisão com uma superfície hidraulicamente lisa é substituída por uma peça de trabalho feita com a superfície rugosa em estudo, e uma dependência gráfica da altura do fluxo na vazão de água para a superfície rugosa é encontrada. O coeficiente do perímetro molhado é determinado pela razão entre as taxas críticas de fluxo de água correspondentes ao número crítico de Reynolds na fronteira entre os regimes de fluxo de água laminar e de transição, respectivamente, para superfícies de canal ásperas e hidraulicamente lisas. O valor do perímetro molhado para uma superfície rugosa é determinado como o produto do coeficiente do perímetro molhado e do perímetro molhado para uma superfície hidraulicamente lisa. 1 mesa, 3 doentes.

Desenhos para patente RF 2292034

A invenção refere-se à agricultura, em particular a métodos e dispositivos para estudar o escoamento de água derretida e pluvial que ocorre em uma superfície formadora de escoamento (em encostas, em uma rede de ravinas, em canais temporários, etc.), e pode ser usada na área de hidrologia, engenharia hidráulica, irrigação e drenagem, na construção industrial, civil e rodoviária.

Existe um método conhecido para determinar o perímetro molhado, como um elemento da secção transversal viva do fluxo, para canais prismáticos. Por exemplo, uma seção circular circular tem um perímetro molhado, igual ao comprimento círculo

onde R é o raio da seção circular viva.

Para canais retangulares regulares, o perímetro molhado é determinado pela soma da largura e duas vezes a altura do fluxo de fluido

onde B é a largura do canal, h é a altura do fluxo do fluido em movimento.

Desvantagem método conhecidoé que, para todas as seções dadas, a precisão da determinação do perímetro molhado depende da suavidade hidráulica do canal. Para superfícies ásperas, o perímetro molhado é significativamente maior do que para superfícies lisas. Ao conduzir cálculos hidráulicos este fato não é levado em consideração ou é utilizada uma definição aproximada do perímetro molhado para um leito de rio agitado.

Existe também um método conhecido para determinar o perímetro molhado em uma superfície rugosa, proposto pelo Prof. A.A.Sabaneev, com base na substituição do perímetro molhado real por uma linha quebrada. Aqui, para cada um dos segmentos da linha tracejada, é definido o ângulo de sua inclinação em relação ao horizonte

onde h i é a altura dos segmentos de linha tracejada; b i é o comprimento da projeção horizontal de cada segmento,

Somando os valores de i, obtemos uma expressão para o perímetro molhado na forma:

No entanto, o perímetro molhado real não pode ser substituído por uma linha tracejada, uma vez que a superfície rugosa é composta por pequenas partículas que possuem forma diferente contornos (círculo, elipse e outras figuras de formato mais complexo).

O objetivo da invenção é simplificar o método e aumentar a precisão na determinação do perímetro molhado para um leito rugoso.

Este objetivo é alcançado pelo fato de que no método de determinação do perímetro molhado para um canal com superfície rugosa, incluindo a modelagem do processo de interação de um fluxo de água com uma superfície rugosa, para o qual é utilizada a parte de trabalho de uma bandeja inclinada , feito na forma de uma amostra feita com precisão e com superfície hidraulicamente lisa, é ajustado usando um sistema que fornece pressão constante, vazões de água e mede a altura do fluxo nas partes de entrada e saída da bandeja, encontra uma dependência gráfica do altura do fluxo na taxa de fluxo de água para uma superfície hidraulicamente lisa, substitua uma amostra feita com precisão por uma superfície hidraulicamente lisa por uma peça de trabalho feita com a superfície rugosa de teste, defina as taxas de fluxo de água e meça a altura do fluxo na entrada e saída partes da bandeja, encontre uma dependência gráfica da altura do fluxo no fluxo de água para uma superfície áspera e, a partir das dependências gráficas, determine o fluxo crítico de água para uma superfície áspera e hidraulicamente lisa, correspondendo ao número de Reynolds crítico na fronteira entre laminar e regimes de fluxo de água de transição , expressos nas curvas por um aumento acentuado na altura do fluxo, determinam o coeficiente de perímetro molhado k como a razão entre as taxas críticas de fluxo de água correspondentes ao número crítico de Reynolds na fronteira entre os regimes de fluxo de água laminar e de transição, respectivamente , para superfícies ásperas e hidraulicamente lisas:

h - altura do fluxo de água na saída da bandeja, m,

e determine o valor do perímetro molhado para uma superfície rugosa como o produto do coeficiente do perímetro molhado e o perímetro molhado para uma superfície hidraulicamente lisa:

onde W é o perímetro molhado da superfície rugosa, m;

G é o perímetro molhado de uma superfície hidraulicamente lisa, m.

A Figura 1 mostra um dispositivo para implementação do método proposto; na figura 2 - seção A-A na figura 1.

O dispositivo consiste em uma bandeja inclinada 1, fixada em uma base 2 (Fig. 1), onde a bandeja é composta por três componentes, composto por uma entrada e saída 3, feita com superfície hidraulicamente lisa (por exemplo, vidro espelhado), e uma de trabalho 4, feita com superfície rugosa de teste, instalada com precisão entre as partes de entrada e saída por meio de parafusos micrométricos 5 colocados no base 2, 6 micrômetros com agulhas de medição 7 instaladas nas partes de entrada e saída da bandeja ao longo de seu eixo longitudinal nas paredes laterais (Fig. 2), cantos 8 colocados nas laterais da base em todo o comprimento, garantindo a retilineidade da bandeja 1, o sistema de alimentação de pressão constante 9, o amortecedor 10 e a pinça Hoffmann 11.

O método é implementado da seguinte maneira. Antes de iniciar os experimentos, em vez da peça de trabalho 4, uma amostra feita com precisão com uma superfície hidraulicamente lisa, por exemplo, vidro espelhado, que é impermeabilizada ao longo das linhas de junta (não mostrada) é instalada na bandeja 1. Então, usando um sistema de abastecimento de pressão constante, o fluxo de água pré-calculado Q V é estabelecido

onde Re KR 1000 é o número de Reynolds crítico para fluxos de gravidade; B - largura da bandeja, m; - viscosidade cinemática da água, m 2 /s.

A pinça Hoffmann 11 é aberta e usando micrômetros 6 com uma agulha de medição 7, a altura do fluxo de água nas partes de entrada h in1 e saída h da bandeja 1 é medida. Em seguida, o fluxo de água é aumentado e os experimentos são realizados de acordo. ao método acima. Ao definir as vazões, determina-se a altura do fluxo de água na entrada h in1 e na saída h da bandeja 1. Os resultados obtidos são registrados no registro de observação, onde é apresentado um gráfico da altura do fluxo versus fluxo de água h=. f(Q) é plotado.

Então em troca espelho de vidro a peça de trabalho 4 com a superfície áspera a ser testada é instalada na bandeja 1. As juntas entre a peça de trabalho 4 e a bandeja 1 são impermeabilizadas. A pinça Hoffmann 11 é aberta e por meio de micrômetros 6 com agulha medidora 7, mede-se a altura do fluxo de água na parte de entrada da bandeja h in (como resultado da pesquisa descobriu-se que para o mesmo dadas despesas a altura do fluxo h em h in1, portanto h in não é medido) e a altura do fluxo de água na parte de saída h da bandeja 1.

Os resultados obtidos são registrados no diário de observação, onde é traçado um gráfico da dependência da altura do fluxo com o fluxo de água h=f(Q). O gráfico determina as vazões críticas de água e , correspondentes ao número de Reynolds crítico, na fronteira entre os regimes de fluxo de água laminar e transicional, expressas nas curvas h=f(Q) por um aumento acentuado na altura do fluxo, respectivamente, para águas ásperas. e superfícies hidraulicamente lisas.

Vamos expressar o número de Reynolds crítico para fluxos livres para uma superfície hidraulicamente lisa

e para a superfície rugosa estudada

Na fronteira entre os regimes laminar e de transição, o número de Reynolds é quase o mesmo para superfícies lisas e rugosas do canal. Este último é confirmado por numerosos estudos. Então, de acordo com Chugaev R.R. O número de Reynolds Re não depende da superfície rugosa, e o valor do número de Reynolds Re é significativamente influenciado pela seção transversal do fluxo.

Equacionando as expressões (1) e (2), obtemos que a razão entre os perímetros molhados de superfícies rugosas e hidraulicamente lisas é igual à razão entre as taxas críticas de fluxo de água correspondentes ao número crítico de Reynolds na fronteira entre os modos laminar e de transição. do fluxo de água em superfícies ásperas e hidraulicamente lisas

Vamos determinar o coeficiente do perímetro molhado através da razão das vazões críticas

e o valor do perímetro molhado para uma superfície rugosa

onde k é o coeficiente do perímetro molhado; W - perímetro molhado de superfície rugosa, m; G - perímetro molhado de superfície hidraulicamente lisa, m; - fluxo crítico de água em m 3 / s, correspondente ao número crítico de Reynolds, na fronteira entre os modos laminar e transicional de fluxo de água em uma superfície rugosa, determinado a partir da dependência gráfica obtida como resultado do experimento; - fluxo crítico de água em m 3 / s, correspondente ao número crítico de Reynolds, na fronteira entre os modos laminar e transicional de fluxo de água em uma superfície hidraulicamente lisa, determinado a partir da dependência gráfica obtida como resultado do experimento.

3. Patente RF nº 2021647, classe. A 01 B 13/16, 1994.

ALEGAR

Método para determinação do perímetro molhado de um canal com superfície rugosa, incluindo modelagem do processo de interação de um fluxo de água com uma superfície rugosa, caracterizado por utilizar a parte funcional de uma bandeja inclinada, feita em forma de precisão -amostra feita com uma superfície hidraulicamente lisa, ajustada usando uma pressão constante do sistema de alimentação, taxas de fluxo de água e medir a altura do fluxo nas partes de entrada e saída da bandeja, encontrar uma dependência gráfica da altura do fluxo na taxa de fluxo de água para uma superfície hidraulicamente lisa, substitua uma amostra feita com precisão por uma superfície hidraulicamente lisa por uma peça de trabalho feita com a superfície áspera de teste, defina as taxas de fluxo de água e meça a altura do fluxo nas partes de entrada e saída da bandeja, encontre uma dependência gráfica da altura do fluxo no fluxo de água para uma superfície áspera e, a partir das dependências gráficas, determine o fluxo crítico de água para uma superfície áspera

Vazão, perímetro molhado, raio hidráulico, vazão volumétrica e ponderal do líquido, velocidade média da vazão

Todos os fluxos de fluido são divididos em dois tipos:

1) pressão - sem superfície livre;

2) sem pressão - com superfície livre.

Todos os fluxos possuem elementos hidráulicos comuns: linhas de fluxo, área aberta, vazão, velocidade. Vamos trazer pequeno dicionário estes termos hidráulicos.

Superfície livre - esta é a interface entre o líquido e o gás, cuja pressão geralmente é igual à pressão atmosférica (Fig. 7, a). Sua presença ou ausência determina o tipo de fluxo: fluxo livre ou pressão. Fluxos de pressão, via de regra, são observados em encanamento(Fig. 7, b) - trabalhe com seção completa. Sem pressão - nas redes de esgoto (Fig. 7, c), em que a tubulação não está totalmente preenchida, o fluxo tem superfície livre e se move por gravidade, devido à inclinação da tubulação.

Uma linha de corrente é um fluxo elementar, cuja área de seção transversal é infinitamente pequena. O fluxo consiste em um feixe de fluxos (Fig. 7d).

Área de fluxo ao vivo (m2) - esta é a área da seção transversal do fluxo perpendicular às linhas de corrente (ver Fig. 7d).

Quociente de vazão q(ou P) é o volume de líquido V, passando pela seção de fluxo ativo por unidade de tempo t :

q = V/t.

Unidades de fluxo SI m3/s, e em outros sistemas: m3/h, m3/dia, l/s.

Velocidade média de fluxo v (EM) - este é o quociente da divisão da vazão pela área da seção transversal aberta:

As velocidades do fluxo de água nas redes de abastecimento de água e esgoto dos edifícios são geralmente da ordem de 1 EM.

Os próximos dois termos referem-se a fluxos gravitacionais.

Perímetro molhado (m) - isto faz parte do perímetro da seção viva do fluxo, onde o líquido entra em contato com as paredes sólidas. Por exemplo, na Fig. 7 , em magnitude é o comprimento do arco de um círculo que forma parte inferior seção transversal viva do fluxo e entra em contato com as paredes do tubo.

Raio hidráulico R(m) - esta é uma relação da forma que é usada como parâmetro de projeto em fórmulas para fluxos de fluxo livre.

Tópico 1.3: “Saída de fluido. Cálculo hidráulico de tubulações simples"

Escoa através de pequenos orifícios em uma parede fina a pressão constante. Fluxo devido à compressão imperfeita. Expiração abaixo do nível. Fluxo através de bicos a pressão constante. Saída por baixo da válvula em uma bandeja horizontal.

Um buraco é considerado pequeno se sua altura não exceder 0,1 N, Onde
N– o excesso da superfície livre do líquido acima do centro de gravidade do furo (Fig. 1).

Uma parede é considerada fina se sua espessura d< (1,5…3,0) d(ver Fig. 1). Se esta condição for atendida, o valor de d não afeta a natureza do fluxo de líquido do furo, uma vez que a corrente de líquido que flui toca apenas a borda afiada do furo.

Arroz. 1. Vazamento de líquido pelo buraco
em uma parede fina

Como as partículas líquidas se movem em direção ao buraco ao longo de trajetórias curvilíneas de forças inerciais, o jato que sai do buraco é comprimido. Devido à ação das forças inerciais, o jato continua a se comprimir após sair do furo. A maior compressão do jato, como mostram os experimentos, é observada na seção c-c a uma distância de aproximadamente (0,5...1,0) d da borda de entrada do furo (ver Fig. 1). Esta seção é chamada de compactada. O grau de compressão do jato nesta seção é estimado taxa de compressão e:

,

onde w c e w são a área da seção viva comprimida do jato e a área do furo, respectivamente.

Velocidade média jatos V c na seção comprimida с-с em R 0 = R at é calculado usando a fórmula obtida da equação de D. Bernoulli, compilada para seções I-I e s-s (ver Fig. 1):

,

onde j é o coeficiente de velocidade do buraco.

Com base na utilização da equação da trajetória do jato que sai do buraco, obtém-se outra expressão para o coeficiente j:

Nas fórmulas (3) e (4), a é o coeficiente de Coriolis, z é coeficiente de resistência do furo, XI E sim, eu– coordenadas de um ponto arbitrário da trajetória do jato, medidas a partir do centro do buraco.

Como a pressão é perdida principalmente perto do furo, onde as velocidades são bastante altas, ao fluir para fora do furo, apenas perda de carga local.

O fluxo de fluido P através do buraco é igual a:

.

Aqui m é o coeficiente de fluxo do orifício, que leva em consideração a influência da resistência hidráulica e da compressão do jato no fluxo do fluido. Levando em consideração a expressão para m, a fórmula (1.25) assume a forma:

Os valores dos coeficientes e, z, j, m para furos são determinados empiricamente. Verificou-se que dependem do formato do furo e do número de Reynolds. No entanto, para grandes números de Reynolds (Re ³ 10 5), os coeficientes indicados não dependem de Re para ambos redondos e buracos quadrados com compressão perfeita, os jatos são iguais: e = 0,62...0,64, z = 0,06, j = 0,97...0,98, m = 0,60...0,62.

Um bocal é um tubo com comprimento de 2,5 d £ eu£ 5 d(Fig. 2), conectado a um pequeno orifício em uma parede fina para alterar as características hidráulicas da vazão (velocidade, vazão do fluido, trajetória do jato).

Arroz. 2. Saída através de um divergente
e bicos convergentes

Os bicos são cilíndricos (externos e internos), cônicos (convergentes e divergentes) e conoidais, ou seja, delineados no formato de um jato que sai do furo.

Usar qualquer tipo de bico causa aumento no consumo de fluido P graças ao vácuo que ocorre dentro do bico na área comprimida seções s-s(ver Fig. 2) e causando um aumento na pressão de saída.

Velocidade média do fluxo de líquido do bico V e consumo P determinado por fórmulas obtidas a partir da equação de D. Bernoulli, escrita para as seções 1–1 (em tanque de pressão) e in-in (na saída do bocal, Fig. 2).

Aqui - coeficiente de velocidade do bico,

z n – coeficiente de resistência do bico.

Para seção de saída coeficiente v-v compressão do jato e = 1 (o bico nesta área opera com seção transversal completa), portanto a vazão do bico m n = j n.

O fluxo de fluido que sai do bocal é calculado usando uma forma semelhante à fórmula (7),