PLYNY, Semestr III, Mechanika Płynów


1.Lepkość, wpływ temp. na tę właściwość- zdolność płynu do przenoszenia naprężeń stycznych przy wzajemnym przemieszczaniu jego elementów z różnymi prędkościami. Powstają przy tym siły oporów tarcia. Dla cieczy lepkość maleje ze wzrostem temp. Dla gazów odwrotnie. Dla płynów newtonowskich (wszystkie gazy i większość cieczy w tym woda) obowiązuje wzór: τ =T/A= +-μ(dv/dn). Współczynnik proporcjonalności μ jest miarą lepkości płynu i nazywa się dynamicznym współczynnikiem lepkości [kg/ms]. Stosunek dynamicznego współczynnika lepkości do gęstości płynu nazywa się kinetycznym współczynnikiem lepkości v= μ/ρ [m2/s].

3. Dlaczego dla temp. 4oC gęstość wody jest największa? Gęstość wody zależy od współczynnika βT, który wyraża względną zmianę objętości przypadającą na jednostkę temp przy danym ciśnieniu płynu dρ/ρ= -βTdT. Współczynnik rozszerzalności cieplnej przyjmuje z reguły wartości dodatnie. Dla wody, przy wzroście temp od 0 do 4oC wartość βT jest ujemna, co powoduje wzrost gęstości.

4. Wyjaśnij co to jest objętość płynna i kontrolna: obj kontrolna- jest to nieruchoma, otwarta lub zamknięta powierzchnia przeprowadzona w polu prędkości. Obszar ograniczony zamkniętą powierzchnią kontrolną to obszar kontrolny np.: wycinek rury. Obj płynna jest to obszar ograniczony zamkniętą powierzchnia płynną. Obszar ten obejmuje zawsze tę samą masę płynu. Obszar płynny nazywany jest także układem zamkniętym, przez którego ścianki nie zachodzi przepływ masy.

5. Wyjaśnić pojęcia linii prądów i torów: Torem nazywa się drogę, którą opisuje dany element płynu. Linią prądu nazywa się linię pola wektorowego prędkości, która w danej chwili, w każdym swym punkcie jest styczna do wektora v‾ odpowiadającego temu punktowi. Jeżeli element długości tej linii ds‾ ma składowe dx, dy, dz to dx/vx(x, y, z, t)= dy/vy(...)= dz/vz(...). W przepływie ustalonym tory i linie prądu pokrywają się.

6. Siły działające w płynach: siły masowe to siły wynikajace z oddziaływania zewnętrznego pola sił. Siły te są proporcjonalne do całej masy płynu. Zaliczamy do nich: siłę ciążenia, siły bezwładności i odśrodkowe, wywołane ruchem naczynia z rozważanym płynem. Siły bezwładności wynikające z ruchu samego płynu są rozpatrywane oddzielnie. Miarą sił masowych jest jednostkowa siła masowa F‾jm= limΔm→0ΔF‾m/Δm [m/s2]. Siły powierzchniowe działają na powierzchni wydzielonej masy płynu i są proporcjonalne do tej powierzchni. Zaliczamy do nich: siły tarcia, parcie hydrostatyczne, siłę spowodowaną napięciem powierzchniowym (szczególny przypadek sił powierzchniowych) występującą na powierzchni rozgraniczającej dwa ośrodki. Miarą sił powierzchniowych jest jednostkowa siła powierzchniowa F‾jA= limΔA→0ΔF‾A/ΔA .

7. R-nie ciągłości: w postaci tej zapisana jest zas zachowania masy: m=0x01 graphic
const. Zmiana masy w obszarze V uwarunkowana jest zmianą gęstości płynu w czasie dt: 0x01 graphic
0x01 graphic
. Po przyrównaniu obu wyrażeń i skróceniu po dt otrzymuje się ogólną, całkową postać r-nia ciągłości: 0x01 graphic
0x01 graphic
= 0, a w ruchu ustalonym 0x01 graphic
= 0.Inna postać w polu wektorowym prędkości ze wzoru Gaussa: 0x01 graphic
= 0x01 graphic

0x01 graphic
= 0 →0x01 graphic
(∂ρ/∂t)+div(ρv)= 0.: (dρ/dt)+ρdivv = 0 . Dla płynu ściśliwego: div(ρv)= 0. Dla płynu nieściśliwego ρ= const: div v= (∂vx/∂x)+ (∂vy/∂y)+ (∂vz/∂z)= 0

10.równanie Naviere-Stokese analizuje ruch płynu lepkiego, w którym naprężenia styczne są proporcjonalne do prędkości odkształceń kątowych elementów. Zakłada się, że płyn nie ma zdolności do akumulowania momentów skręcających (płyny newtonowskie) rys

Forma wektorowa równań Naviera-Stokese 0x01 graphic
. Dla płynu nieściśliwego (0x01 graphic
=0) równanie ma postać (bez ostatniego członu). Dla płynów nie lepkich (0x01 graphic
), to równanie ma postać (po = dwa człony). Gdy p0łyn znajduje się w spoczynku względem układu współrzędnych (0x01 graphic
) równanie upraszcza się do postaci:( (to z F jest = temu z 1/ρ...).

11. Zasada zachowania energii:0x01 graphic
R-nie dotyczy masy płynu ograniczonej powierzchnią płynną. Energia płynu równa się sumie Ek i wewnętrznej. Przyrost energii płynu zawartego w obszarze jest równy pracy sił powierzchniowych i masowych, energii cieplnej dostarczonej drogą przewodnictwa cieplnego oraz ciepła wytworzonego wew obszaru. Zmiana energii kinet w czasie dt d/dt(0x01 graphic
)dt, zmiana energii wew po czasie dt d/dt(0x01 graphic
)dt, Pomijając ciepło wew obszaru otrzymujemy r-nie bilansu wynikające z zas zachowania energii d/dt0x01 graphic
(v2/2+u)dV= 0x01 graphic
FjmvdV+0x01 graphic
dA0x01 graphic

12. Ruch potencjalny i wirowy (warunki): R. potencjalny to ruch, w którym pole prędkości v(x, y, z, t) można wyrazić jako gradient pewnej funkcji skalarnej φ(x, y, z, t) nazwanej potencjałem prędkości v‾= grad φ. W ruchu potencjalnym prędkość kątowa chwilowego obrotu ω‾= 0, oznacza to że ruch potencjalny jest ruchem bez wirowym, co jest warunkiem koniecznym i wystarczającym na istnienie potencjału φ.Ten ruch w rzeczywistości nie występuje, ponieważ dotyczy on płynów nie lepkich. Z lepkością związana jest wirowość przepływu. W ruchu wirowym prędkość wirowa chwilowego obrotu ω‾≠ 0.

13. Wyznaczyć ortogonalność linii prądów (siatka hydrodynamiczna): Potencjał prędkości w płaskim ruchu ustalonym staje się funkcją φ(x, y). Równanie φ(x, y)= const przedstawia rodzinę krzywych, zwanych liniami ekwipotencjalnymi prędkości. Ponieważ wektory prędkości są prostopadłe do linii ekwipotencjalnych, stąd wynika, że linie te wraz z liniami prądu tworzą siatkę ortogonalną, zwaną siatką hydrodynamiczną. Rys84

14. Równania Eulera. Różniczkowe równanie Naviera-Stokesa dla płynu nielepkiego (v=0) przekształca się do: (0x01 graphic
/dt)=0x01 graphic
(1/ρ)gradp. W rzutach na osie współrzędnych, porozwinięciu pochodnych zupełnych składowych prędkości otrzymuje się równania Eulera: (∂vx/∂t)+ vy(∂vx/∂x)+ vy(∂vx/∂y)+ vz(∂vx/∂z)= X-[(1/ρ)(∂p/∂x), (2 rów zamiast vx na górze to vy, zamiast X→Y), (3 row zamiast vx lub vy→vz, zamiast X,Y→Z). 15. Całka Bernoulliego. Przyjmując pewne założenia można scałkować różniczkowe równania ruchu Eulera. I metoda dla założeń: -ruch jest ustalony (∂v/∂t=0), -gęstość płynu zależy tylko od ciśnienia, -siły masowe mają potencjał, który został oznaczony -U. Po wymnożeniu wszystkich składników równania Eulera przez przesunięcie elementu po jego torze 0x01 graphic
otrzymujemy: (0x01 graphic
/dt)0x01 graphic
= 0x01 graphic
- (1/ρ)gradp0x01 graphic
, (0x01 graphic
/dt)0x01 graphic
= (0x01 graphic
/dt)0x01 graphic
= 0x01 graphic
= d(v2/2). Składowe jednostkowe wynoszą: X= -(∂U/∂x), Y= -(∂U/∂y), Z= -(∂U/∂z) wtedy 0x01 graphic
-[(∂U/∂x)dx+ (∂U/∂y)dy+ (∂U/∂z)dz]= -dU. Natomiast -(1/ρ)gradp0x01 graphic
= -(1/ρ)[(∂p/∂x)dx+ (∂p/∂y)dy+ (∂p/∂z)dz]= -(1/ρ)dp= -dP, P=0x01 graphic
jest to funkcja pomocnicza. Po uporządkowaniu otrzymujemy: d[(v2/2)+ U+ P]=0. Całkowanie tego równania wykonuje się wzdłóż toru (v2/2)+ U+ P=C, (v2/2)+ U+0x01 graphic
=C. 16.Równanie Bernlliego interpretacja geometryczna i fizyczna. Z+(p/γ)+ (v2/2g)= const. Treść tego równania można sformułować: suma wysokości położenia (z), ciśnienia (p/γ), i prędkości w każdym przekroju strugi cieczy doskonałej w ruchu ustalonym, w jednorodnym polu grawitacyjnym jest stała i nazywana jest wysokością energii E (nie zmienia się wzdłuż danej strugi). Dla cieczy doskonałej linia energii jest prostą poziomą. Rys 100.

18. Ruch laminarny. Ruch elementów płynu wywołany pewnym zaburzeniem ma charakter pulsacyjny. Reynolds wykazał, że energia tego ruchu jest wzmacniana przez energie ruchu podstawowego, a jednocześnie wytracana w postaci ciepła na skutek działania lepkości. Dzięki wymianie masy jaka zachodzi w tym ruchu (w gazach) i siłom spujności (w cieczach), warstwy poruszające się z różnymi prędkościami odziałują na siebie naprężeniami stycznymi. Dla przekroju kołowego w tym ruchu tory elementów płynu w przewodzie kołowym o stałym przekroju są do siebie równoległe. λ= (64/Re), λ-współczynnik oporów liniowych. Liniowa zależność strat ciśnienia od prędkościprzepływu: p1-p2= (64/Re)(L/D)(v2śr/2)ρ.

19. Cechy ruchu turbulentnego: istotą jest brak wewnętrznej stabilności przepływu. Występują w nim przypadkowe, nieregularne zaburzenia, zwane pulsacjami, które powodują, że ruch wewnątrz obszaru jest zmienny w czasie (niestała prędkość). Prędkość przepływu turbul jest sumą prędkości przeciętnej czasu t2/t1- oraz prędkości ruchu pulsacyjnego (można opisać ciśnienie i gęstość). Przepływ turbul charakteryzuje się intensywną wymianą masy oraz pędu między poszczególnymi warstwami: lepkość turbul spowodowana ruchem pulsacyjnym. Napięcia styczne wywołane ruchem pulsacyjnym przewyższają wielokrotnie wywołaną lepkość newtonowską. Wobec tego straty ciśnienia na jednostkę długości przewodu ze wzrostem prędkości średniej narastają szybciej w przepływie turbul niż w przepływie laminarnym.

20. Teoria Prandtla: określa związek między naprężeniami τT a prędkością uśrednioną. Bazuje na koncepcji warstwy przyściennej. W przepływach płynu charakteryzujących się dużymi wartościami liczby Re siły lepkości nie odgrywają roli i mogą być pominięte. Ze wzrostem Re przepływ przybiera charakter płynu nie lepkiego. Prędkość płynu na powierzchni ścianki ograniczającej przepływ w skutek sił adhezji =0. Tuż przy ściance prędkość narasta. Na granicy tego obszaru pochodne prędkości ∂v/∂y=0 (warswa przyścienna) rys111.Dla przejściowej warstwy turbulentnej y=δL: 0x01 graphic
, v*- prędkość dyna miczna. Dla przewodów gładkich 1/0x01 graphic
= -2lg(2.51/Re0x01 graphic
). Dla rur chropowatych 1/0x01 graphic
= -2lg(k/3.71D).

21. R-nie Reynoldsa: 0x01 graphic
, 0x01 graphic
. 0x01 graphic
Dla μ= vρ= const wyrazy ν∇2vi reprezentują w powyższych r-niach wpływ naprężeń lepkich μ(∂vi/∂j), gdzie i, j= x, y, z. Wyrażają one również wpływ naprężeń wywołane prędkościami pulsacyjnymi (turbulentnymi τt - zależne od pola prędkości).

23. Opory liniowe(straty liniowe): Straty liniowe oblicza się ze wzoru Darcy'ego - Weisbacha 0x01 graphic
0x01 graphic
. Wysokość tych strat równa jest stosunkowi spadku ciśnienia do ciężaru właściwego strumienia 0x01 graphic
(dla kołowego przekroju strumienia).Współczynnik oporów liniowych λ jest w ogólnym przypadku funkcją liczby Re i chropowatości względnej ε wewnętrznej powierzchni przewodu. λ= λ(Re, ε) 0x01 graphic
. Dla ruchu laminarnego λ zależy tylko od Re λ=64/Re. Dla ruchu turbulentnego dla strefy rur hydraulicznie gładkich λ zależy od Re. Dla strefy przejściowej λ zależy od Re i ε - chropowatości względnej. Dla strefy kwadratowych zależności oporów λ zależy tylko od ε. 24. Dlaczego chropowatość bezwzględną nazywamy zastępczą chropowatością : Za chropowatość bezwzględną k uważa się średnią wysokość nierówności wewnętrznej ściany przewodu. W rzeczywistości jest to współczynnik obliczany ze wzoru 0x01 graphic
, po podstawieniu wartości λ wyznaczonej doświadczalnie dla strefy kwadratowej zależności oporów. Dlatego chropowatość bezwzględna nazywana jest zastępczą chropowatością piaskową.

26. Założenia i wpływ wzoru wodociągowego dla przewodów długich. Przewody długie- charakteryzują się niewielką liczbą oporów miejscowych, ich długość L>>D od średnicy (magistrale wodociągowe i ciepłownicze, rurociągi naftowe).

27.Lewar. Lewarem nazywa się przewód umożliwiający przepływ cieczy między zbiornikami, którego oś wznosi się powyżej swobo9dnego zwierciadła w zbiorniku zasilonym. Warunkiem powstania ruchu w lewarze jest jego wstępne napełnienie cieczą. Wylot z lewaru może być swobodny lub zanurzony w zbiorniku dolnym. Rys. Zakres stosowania lewaru jest ograniczony możliwością przerwania ciągłości przepływu wskutek wystąpienia w jego najwyższym przekroju zjawiska wrzenia cieczy.0x01 graphic
. ciśnienie w najwyższym punkcie lewaru musi być większe od ciśnienia wrzenia cieczy pw w danej temperaturze strumienia(1-3) 0x01 graphic
. Zależność określająca maksymalne wzniesienie lewara: 0x01 graphic
<0x01 graphic

.28. Kawitacja: występuje gdy ciśnienie przed pompą jest bliskie ciśnieniu wrzenia. W wyniku lokalnych zmian wystepują pęcherzyki pary, które zanikając powodują szkody. W celu zabezpieczenia pompy należy ograniczyć wys ssania < Hsmax. Wówczas ciśnienie przed pompą będzie większe od ciśnienia wrzenia. Można też obniżyć temp w króćcu ssawnym lub go skrócić. W lewarze kawitacja występuje, gdy ciśnienie w najwyższym punkcie lewara będzie niższe od ciśnienia wrzenia cieczy w danej temp strumienia.

30. Wyprowadzić wzór Żukowskiego-Allieviego na Δp. Rys 162.

Rozpatrujemy odcinek przewodu o średnicy D, gdzie w chwili t fala ciśnienia znajduje się w przekroju 1-1 i wczasie dt przesunie się do przekroju 2-2 (dL= cdt). Dla przekroju 1-1 w czasie dt na odcinku dL warunki: v= vo-Δv, p= po+Δp, ρ= ρo+Δρ, A= Ao+ ΔA. Dla przekroju 2-2 warunki nie uległy zmianie w czasie: vo, po, ρo, Ao. Stosując równanie ruchu dla cieczy zawartej między tymi dwoma przekrojami otrzymujemy: [(po+Δp)A- poAo]dt= ρAdLΔv. Różnice między przekrojem A i Ao są b małe więc je pomijamy. DL=cdt → Δp= ρcΔv, Δv= vo → Δp= ρcvo jest to równanie Żukowskiego.

31. Metody przeciwdziałania uderzeniu hydraulicznemu: Uderzenie hydrauliczne - Zmiany ciśnienia w przewodzie pod ciśnieniem, spowodowane szybkimi w czasie zmianami prędkości przepływu cieczy. Metody: - zmniejszenie czasu zamykania zaworów, - stosowanie zaworów powietrznych i zaworów bezpieczeństwa. Wydłużenie czasu regulacji zaworu tz > T powoduje powstanie uderzenia nieprostego ograniczając przyrost ciśnienia Δp. Zbiorniki powietrzne i zawory bezpieczeństwa mocowane na przewodzie w niewielkiej odległości przed zaworem powodują wydłużenie czasu wyhamowania cieczy w przewodzie lub ograniczenia jej spadku. Rys70

32. Wyjaśnić właściwości ruchu jednostajnego, wolnozmiennego i szybkozmiennego: Najprostszym ruchem jest przepływ jednostajny, w którym strumień, o stałym natężeniu Q= const, ma stały przekrój poprzeczny A i jednakowe głębokości h na długości kanału. Przepływ jednostajny jest ruchem ustalonym. Przepływ niejednostajny dzieli się na ruch wolnozmienny i szybkozmienny. W niejednostajnym ruchu wolnozmiennym elementy cieczy poruszają się prawie po liniach prostych, zaś przekroje poprzeczne strumienia zmieniają się na tyle wolno, że wektory prędkości można przyjmować jako prostopadłe do przekroju. Niejednostajny przepływ szybkozmienny występuje wtedy, gdy w blisko położonych przekrojach kanału są duże różnice głębokości. Ruch ten spowodowany jest zwykle przez lokalne przeszkody zaburzające przepływ, występuje bardzo rzadko w korytach otwartych. Cechą wspólną dla przepływów wolnozmiennych i jednostajnych jest bardzo małe nachylenie zwierciadła do poziomu, przyjmujemy więc, że w przekroju poprzecznym strumienia panuje hydrostatyczny rozkład ciśnienia.

35. Kiedy koryto jest najkorzystniejsze hydraulicznie: Gdy przekrój koryta przy danym przekroju A, szerokości n oraz spadku dna i zapewnia największy wydatek Q cieczy w ruchu jednostajnym. Największy przepływ Q zapewnia koryto o najmniejszym obwodzie zwilżonym U, jakim jest przekrój półkolisty, który w praktyce jest rzadko stosowany ze względów wykonawczych. Najczęściej stosowane są koryta o przekroju trapezowym. 36. Pojęcie ruchu krytycznego i r-nie krytyczne ruchu: Ruchem krytycznym nazywamy głębokość dla której energia strumienia ma wartość minimalną. 0x01 graphic
. Pochodną dA/dh można wyrazić przez szerokość zwierciadła cieczy B w kanale. DA/dh=B. rys187 37.zasada obliczeń przewodów kanalizacyjnych. Przewody kanalizacyjne (bezciśnieniowe) wykonane jako kanały o przekroju zamkniętym przy niecałkowitym napełnieniu. Dlatego przewody te są traktowane jako koryta otwarte, w których przepływ oblicza się ze wzoru Chezy. Wzory Chezy na prędkość i wydatek: v=W0x01 graphic
= (W/Wo)Wo0x01 graphic
= βWo0x01 graphic
, Q=K0x01 graphic
= (K/Ko)Ko0x01 graphic
= αKo0x01 graphic
, gdzie Wo- charakterystyka prędkości = średniej prędkości przepływu cieczy przy całkowitym napełnieniu i spadku =1, Ko- przepuszczalność przewodu dla przepływu cieczy przy całkowitym napełnieniu i spadku =1, α,β- współczynniki przekrojuzależne od wartości (h/H). Współczynniki sprawności odczytuje się z krzywych sprawności przekroju α=α(h/H), β=β(h/H), które opracowane są dla każdego kształtu przew kanalizacyjnego. Współczynniki te osiągają maksymalne wartości przy niecałkowitym napełnieniu kanału (h/H<1). Obliczenia natężeń i prędkości przepływu w danym przewodzie sprowadza się do: -przyjęcia z odpowiedniej tabeli wartości Ko i Wo, -odczytania z krzywej sprawności dla rozważanego typu kanału wartości α i βprzy znanym napełnieniu h/H, -obliczenia natężenia i prędkości przepływu ze wzorów Chezy.

38. Wykazać, że otwór zatopiony pracuje jak otwór mały: Dla otworów zatopionych prędkość jest taka sama we wszystkich punktach otworu, gdyż różnica położenia zwierciadeł H jest taka sama dla tych punktów. Dla otworów dużych nie zatopionych należy uwzględnić różne prędkości, natomiast dla otworów małych nie zatopionych prędkość wypływu jest jednakowa dla całego przekroju.

39. Przystawki: Służą do zmiany wartości współczynnika wydatku μ poprzez ich umieszczenie w otworze. Są to krótkie rury, najczęściej w kształcie walca lub stożka ściętego. Dzielimy je na zewnętrzne i wewnętrzne. Wymiary przystawki powinny być tak dobrane, aby ciecz wypływała z niej pełnym przekrojem. Dla przystawki walcowej zewnętrznej wsp μ zawiera się w granicach 0.68-0.82. Największe wartości wsp μ uzyskuje się dla przystawki stożkowej zbieżnej (przystawka Weisbacha 0.967). Przystawki stożkowe rozbieżne charakteryzują się wartością wsp μ w granicach 0.46 i możliwością wystąpienia kawitacji w przypadku zbytniego spadku ciśnienia. Dla przystawek walcowych wewnętrznych wsp μ wynosi 0.51-0.71.

42. Współczynnik wydatku μ. Wartość tego współczynnika jest określona doświadczalnie. Zależy od kształtu , jakości krawędzi otworu i jego położenia względem ścian zbiornika, oraz jego głębokości od zwierciadła cieczy. Dla otworów kołowych μ nieznacznie maleje. Wartość μ można zmieniać poprzez umieszczenie w otworze przystawki. Dla wypływu cieczy ze zbiornika przez przewód krótki o dł L to μ ≅ϕ -współczynnik prędkości =0x01 graphic

.41. Przelew Thompsona jest to przelew o ostrej krawędzi w wykroju w kształcie trójkąta. Wzór na wydatek przel T: 0x01 graphic
.49. pion gazowy. Pionowe przewody niskiego ciśnienia muszą być rozpatrywane oddzielnie, a różnica ciśnień obliczona niezależnie od strat ciśnienia w poziomych odcinkach gazowych. Wynika to z konieczności uwzględniania zmian energii potencjalnej strumienia. Przy obliczaniu strat ciśnienia i wypływu różnicy gęstości gazu ρ oraz powietrza atmosferycznego ρp przy obliczaniu nadciśnienia gazu w pionie gazowym. Rys ze ściągi. Straty ciśnienia gazu: p1-p2= ρgH+λ(H/D)(v2/2)ρ . Im wyżej tym pn większe. Aby temu zapobiec należy dobrać właściwą średnicę przewodu, która sprawi, że zmiany ciśnienia gazu ze wzrostem wysokości = zmianom ciśnienia powietrza atmosferycznego. Jeżeli warunek ten będzie spełniony to różnica bezwzględnych ciśnień na długości pionu będzie wynosić: p1-p2pgH.

46.Paradoks Saint-Venate. Wykres zależności masowego natężenia wypływu w funkcji ilorazu ciśnień p1/po dla stałych parametrów gazu w zbiorniku. Rys. ze spadkiem ciśnienia p1, wielkość M początkowo maleje, a po osiągnięciu wartości maksymalnej Mmax dla p1/po=β ponownie maleje do 0. Badanie doświadczalne wskazuje, że dla p1/po<β masowe natężenie przepływu nie zmienia się i jest równe wartości maksymalnej. Rozbieżność ta nazywana jest paradoksem Saint-Venata 0x01 graphic
, Mmax0x01 graphic
0x01 graphic
. 47. Kształt dyszy Lavala (omówić równanie). (Ma2-1)(dv/v)= (dA/A). W przepływie naddźwiękowym (Ma>1) aby wystąpił wzrost prędkości v musi się zwiększać przekrój dyszy. W celu ciągłego zwiększania prędkości prędkości płynu aż do prędkości krytycznej, przekrój dyszy powinien się zmniejszać. Gdy gaz osiągnie prędkość dźwięku (Ma=1) i aby osiągnąć dalszy wzrost prędkości należy ponownie zwiększyć przekrój dyszy. Rys 252.

51. Max wysokość ssania: jest to max wysokość wzniesienia osi pompy ponad swobodne zwierciadło cieczy w zbiorniku zasilającym. Hsmax= (p1-pw)/γ - vs2/2g - hss, gdzie p1- ciśnienie w przewodzie ssawnym, pw- ciśnienie wrzenia, vs- prędkość w przewodzie ssawnym, hss- straty na przewodzi ssawnym. W celu zabezpieczenia pompy przed kawitacją Hs powinna być mniejsza niż Hsmax

55. Ciśnienie czynne w instalacjach ogrzewczych. Jest to różnica ciśnień, którą wywiera, wskutek różnicy gęstości, woda z części wznośnej i częćści opadowej na hipotetyczna przegrodę ustawioną w najniższym punkcie układu. Wartość tego ciśnienia oblicza się ze wzoru: 0x01 graphic
. Ciśnienie to występuje w obiegu ogrzewania wodnego, który składa się ze: źródła ciepła, odbiorników ciepła, ciąg przewodów. Obieg jest zamkniętym systemem przepływu strumienia wody i składa się z: części wznośnej (zasilającej) i opadowej (powrotnej).

56. Metoda pomiaru prędkości lokalnej na rurce Pitota: Rurka Pitota służy do pomiaru prędkości strugi gazu. Dla krótkiego czasu sprzężania gazu związanego ze zmniejszaniem się prędkości do 0 można założyć, że proces ten jest adiabatyczny. Dla gazu doskonałego przemiana ta będzie izentropowa p/pχ= const. Prędkość strugi gazu doskonałego v10x01 graphic
, ψ uwzgl wpływ ściśliwości gazu na wartość mierzonej prędkości

58. Pomiar wydatku na przykł zwężki Venturiego: Składa się z konfuzora, zwężki, dyfuzora. Obieramy dwa przekroje 1-1 i 2-2 przewodu poziomego, dla których z r-nia ciągłości przy ρ=const wynika v2=(A1/A2)v1=(1/m)v1, gdzie m-moduł zwężki (m=A2/A1). Po podstaw do r-nia Bernoulliego otrzymuje się wzór na prędkość średnią w przewodzie0x01 graphic
Masowe natężenie przepływu cieczy doskonałej wynosi M=ρv1A1=0x01 graphic
Uwzględniamy wpływ oporów ruchu między przekrojami 1-1, 2-2 przez wsp poprawkowy k . M= 0x01 graphic
Po wprowadzeniu liczby przepływu α α= 0x01 graphic
, masowe natężenie przepływu cieczy rzeczyw będzie równe M= αA20x01 graphic
, zaś objętościowe natężenie przepływu cieczy Q= M/ρ= αA20x01 graphic
Dla zwężki Venturiego wartość liczby przepływu α zależy od modułu zwężki m oraz Re. Rys326

59. Zasada podobieństwa fizycznego. Teoria ta może być stosowana do dowolnych zjawisk fizycznych, spełniających podobieństwo geometryczne (zachowanie równości wszystkich kątów w naturze i na modelu). W podobieństwie kinetycznym muszą być spełnione warunki podobieństwa geometrycznego i zachowana skale: czasu αt, prędkości αv, przyspieszenia 62. Wykazać na podst liczby Re i Fr trudność modelowania: Dla oceny możliwości równoczesnego spełnienia kilku kryteriów podobieństwa dynamicznego rozpatrujemy przypadek gdzie spełnione jest Fr i Re (nie jest możliwe jeżeli jest ta sama ciecz). Jeżeli użyto by jeszcze We, to model musi być w skali 1:1.Dlatego rezygnuje się ze stosowania wszystkich kryteriów na rzecz jednego, które ma decydujący wpływ na rozważane zjawisko.

63. Na czym polega efekt skalowy: Są to dodatkowe efekty pojawiające się wskutek zastosowania zbyt małej skali geometrycznej, co powoduje że odtwarzane zjawisko jest fałszywe w stosunku do pierwotnego np.: W rzeczywistości Wisła ma 300m szerokości i 3m głębokości na poziomie Warszawy. W rzece mamy przepływ turbulentny. Jeżeli wykonamy model rzeki w skali 1:100, mimo że odtwarzamy geometryczne podobieństwo mogą zachodzić inne zjawiska. W takim modelu mamy silne oddziaływanie dna (liczba Fr) w wyniku czego może się pojawić ruch laminarny, co nie jest zgodne z rzeczywistością.


1.Lepkość 3. Dlaczego dla temp. 4oC gęstość wody jest największa? 4. Wyjaśnij co to jest objętość płynna i kontrolna: 5. Wyjaśnić pojęcia linii prądów i torów 6. Siły działające w płynach 7. R-nie ciągłości 10.równanie Naviere-Stokese 11. Zasada zachowania energii 12. Ruch potencjalny i wirowy (warunki): 13. Wyznaczyć ortogonalność linii prądów (siatka hydrodynamiczna): 14. Równania Eulera 15. Całka Bernoulliego 16.Równanie Bernlliego interpretacja geometryczna i fizyczna. 18. Ruch laminarny 19. Cechy ruchu turbulentnego: 20. Teoria Prandtla: 21. R-nie Reynoldsa: 23. Opory liniowe(straty liniowe): 24. Dlaczego chropowatość bezwzględną nazywamy zastępczą chropowatością 26. Założenia i wpływ wzoru wodociągowego dla przewodów długich 27.Lewar 28. Kawitacja 30. Wyprowadzić wzór Żukowskiego-Allieviego na Δp. 31. Metody przeciwdziałania uderzeniu hydraulicznemu: 32. Wyjaśnić właściwości ruchu jednostajnego, wolnozmiennego i szybkozmiennego 35. Kiedy koryto jest najkorzystniejsze hydraulicznie 36. Pojęcie ruchu krytycznego i r-nie krytyczne ruchu 37.zasada obliczeń przewodów kanalizacyjnych 38. Wykazać, że otwór zatopiony pracuje jak otwór mały: 39. Przystawki 42. Współczynnik wydatku μ. 41. Przelew Thompsona 49. pion gazowy 46.Paradoks Saint-Venate 47. Kształt dyszy Lavala 51. Max wysokość ssania 55. Ciśnienie czynne w instalacjach ogrzewczych 56. Metoda pomiaru prędkości lokalnej na rurce Pitota 58. Pomiar wydatku na przykł zwężki Venturiego: 59. Zasada podobieństwa fizycznego. 62.Wykazać na podst liczby Re i Fr trudność modelowania: 63. Na czym polega efekt skalowy

1



Wyszukiwarka