Что такое гидродинамический напор

Свойство воды как жидкости и действующие силы движения

Сжимаемость воды. Согласно закону Гука, увеличение давления в подземных водах с ростом глубины их залегания на ∆Р вызывает упру­гообратимое уменьшение исходного объема воды V на величину ∆V:

Наличие растворенного газа и повышение температуры увеличи­вают сжимаемость воды.

Роль этого свойства подземных вод проявляется в их способности сжиматься под действием геостатического давления в ходе седимен­тации и расширяться при нарушении сплошности кровли пласта и снятии давления при бурении. Так формируются упругие запасы под­земных вод.

Плотность. Плотность воды определяется формулами

Плотность воды создает гидростатическое давление покоящейся жидкости, которое определяется только весом расположенного выше столба воды.

Гидростатический напор Н служит показателем потенциальной энергии веса жидкости и определяется зависимостью:

Вязкость — сопротивление воды течению. Уменьшается с ростом температуры и возрастает с ростом минерализации воды. В динамике потоков проявляется зависимостью фильтрационных свойств среды от минерализации и температуры. Реальные жидкости обладают вяз­костью или внутренним трением, т.е. сопротивлением перемещению слоев относительно друг друга. Вязкость проявляется в том, что ча­стицы жидкости проникают из слоя в слой, и каждый вышележащий слой увлекает за собой нижележащий. Силы вязкого трения увеличи­ваются с ростом скорости и уменьшением мощности слоя жидкости.

Гидродинамический напор. Включает потенциальную и кинети­ческую энергию. Согласно уравнению Бернулли, гидродинамический напор Н_u равен

Последняя величина в подземных водах очень мала, так как и не превышает нескольких метров в сутки, и в движении потоков пре­сных вод ею можно пренебречь. Тогда можно записать:

то есть гидродинамический напор равен гидростатическому рисунок ниже.

Геометрическая интеграция гидростатического напора.

УГВ-уровень грунтовых вод.

для вертикального перетока через слабопроницаемый слой имеем средний градиент:

Из формулы следует, что изменение мощности z_n в результате накопления осадков, эрозионной деятельности рек или сооружения карьеров, наполнения водохранилищ вызывает изменение геостатического давления. Геостатическое давление направлено по нормали вниз. В закрытых структурах накопление осадков на поверхности вы­зывает увеличение геостатического давления, отжатие поровых рас­творов из глин (элизионное питание) в водоносный пласт, а упругое сжатие поровых растворов приводит к накоплению упругих запасов. В изолированных структурах геостатическое давление является од­ной из причин возникновения аномально высоких пластовых давле­ний, которые сопровождаются аварийными выбросами газо-водо-не- фтяной смеси из скважин.

Гидростатическое давление в подземных водах оказывает взве­шивающее воздействие на скелет горных пород, то есть уменьшает воздействие геостатического давления. При осушении водоносных пластов гидростатическое давление уменьшается и породы уплотня­ются за счет увеличения результирующего воздействия от разницы геостатического и гидростатического давлений. Особенно значитель­но этот процесс влияет на глинистые породы. И наоборот, при снятии геостатического давления в горных выработках происходит наруше­ние равновесия с гидростатическим давлением, что вызывает выпор пород в дне выработок.

Источник

Силы давления и вязкости

Гидростатическое давление. В покоящейся жидкости давление, например атмосферное, приложенное к ее поверхности, согласно за­кону Паскаля передается без изменения во все точки жидкого объема. Если дополнительные внешние силы отсутствуют, то избыточное по отношению к атмосферному гидростатическое давление р внутри по­коящейся жидкости в любой точке объема определяется только весом расположенного выше столба жидкости высотойh _р :

Схемы, иллюстрирующие понятия гидростатического давления и на­пора и гидродинамического напора

где,1— капиллярная трубка; 2 — измерительная трубка; 3 —элементарный объем А; 4 — трубки Пито; 5, 6 — поверхности (5 — гидродинамических напоров идеальной жидко­сти, 6 — гидростатических напоров движущейся вязкой жидкости)

Если плотность воды по глубине изменяется, то жидкость является неоднородной и гидростатическое давление в ней определяется следую­щим выражением:

Равнодействующая сила гидростатического давления выталки­вает погруженное в воду тело с силой, равной весу воды в объеме тела. Вода — смачивающая жидкость, поэтому в капиллярах она об­разует вогнутые мениски, давление под которыми меньше атмосфер­ного; эта разность давлений поднимает воду в капилляре радиусом r_к на высоту, равную согласно формуле Лапласа:

Гидростатический напор. Известно, что механическая энергия не­которого объема покоящейся жидкости с постоянной плотностью оп­ределяется ее потенциальной составляющей и измеряется работой, которую надо совершить, чтобы преодолеть действие сил двух полей; 1) гравитации (поднять этот объем жидкости на высоту г относительно выбранной плоскости сравнения); 2) гидростатического давления (действующего в этом объеме). В качестве показателя потенциальной энергии единицы веса жидкости используется гидростатический,напор H, измеряемый в метрах:

где H_р — пьезометрическая высота, характеризующая долю потен­циальной энергии, связанной с действием гидростатического давле­ния; z— геометрическая высота положения рассматриваемого объема над плоскостью сравнения.

Гидродинамический напор. Механическая энергия движущегося объема жидкости включает потенциальную и кинетическую. Из гид­родинамики идеальной жидкости, т. е. несжимаемой, постоянной плот­ности и не обладающей вязкостью и инерцией, известно, что ее пол­ная энергия определяется уравнением Бернулли:

где H_и — гидродинамический напор, характеризующий полную энер­гию движущейся жидкости с определенным весом; и 2 /(2g) — скорост­ной напор, или скоростная высота, h_и, характеризующий дополни­тельный подъем воды в измерительной трубке (трубка Пито), обус­ловленный скоростью и установившегося потока жидкости.

Силы вязкости. Реальные жидкости обладают вязкостью, или внутренним трением, т. е. сопротивлением перемещению слоев от­носительно друг друга. Если возьмем несколько слоев жидкости об­щей мощностью т и представим, что нижний слой неподви­жен, а верхний медленно движется со скоростью и, то все лежащие между ними слои начнут медленно двигаться параллельно друг другу со скоростями, уменьшающимися сверху вниз от µ до 0. Вязкость про­является в том, что частицы жидкости проникают из слоя в слой, и каждый вышележащий слой увлекает за собой нижележащий. И.Ньютон изучил такое параллельно-струйное движение и устано­вил следующее: а) чтобы вызвать перемещение слоев жидкости, к ней надо приложить внешнюю силу и Совершить работу по взаимному перемещению слоев, работа превращается в тепловую энергию дви­жения молекул жидкости; б) трение между слоями пропорционально поверхности соприкосновения слоев Ω и скорость относительного взаимного перемещения слоев; в) сила трения не зависит от давления в жидкости и различна для разных жидкостей; г) сила вязкого трения направлена противо­положно потоку жидкости.

Согласно закону Ньютона сила вязкого трения равна:

Источник

Общие сведения. Гидродинамический напор в рассматриваемом сечении потока при равномерном или плавноизменяющемся течении жидкости согласно уравнению Бернулли (2.6)

Гидродинамический напор в рассматриваемом сечении потока при равномерном или плавноизменяющемся течении жидкости согласно уравнению Бернулли (2.6) определяется по формуле:

Н_d = z + + ,

Иными словами, полный (гидродинамический напор) Н_d в рассматриваемом сечении потока равен сумме геометрической высоты z, пъезометрической высоты h_р и скоростного напора h_V:

Линия, проведённая через точки, полученные путём откладывания вверх от плоскости сравнения суммы величин (z + h_р) в различных сечениях потока, называется пъезометрической линией.

Сумма величин (z + h_р) представляет собой пъезометрический напор в выбранном сечении (полная удельная потенциальная энергия жидкости):

Линия, проведённая через точки, полученные при откладывании вверх от плоскости сравнения величин Н_d в различных сечениях потока, называется напорной линией.

Напорная линия наглядно демонстрирует изменение гидродинамического напора Н_d (полной удельной энергии) жидкости по длине потока. Уменьшение Н_d вдоль потока, отнесённое к единице его длины, называется гидравлическим уклоном J_e:

J_e = , (4.3)

Коэффициент сопротивления системы. Если трубопровод длиной ℓ имеет на всём протяжении несколько k участков с различными диаметрами и на каждом из участков имеются n местных сопротивлений, то общие потери напора системы будут равны:

h_сист= + , (4.4)

где	-сумма потерь напора по общей длине ℓ потока, состоящей из нескольких k участков с различными диаметрами; -суммапотерь напора в местных сопротивлениях, находящихся на различных k участках.

Сумма потерь напора по общей длине ℓ потока (потери напора по длине) будет равна:

=λ₁ + λ₂ + … + λ_k , (4.5)

=ζ_{дл 1} + ζ_{дл 2} + … + ζ_{дл k} . (4.6)

Сумма потерь напора в местных сопротивлениях по всей длине потока ℓ будет равна:

= ∑ζ_{м 1} + ∑ζ_{м 2} + … + ∑ζ_{м n} . (4.7)

Подставив полученные выражения (4.6) и (4.7) в выражение для определения общих потерь напора (4.4), получим:

h_сист=(ζ_{дл 1}+ ∑ζ_{м 1}) + (ζ_{дл 2}+ ∑ζ_{м 2}) + … + (ζ_{дл k}+ ∑ζ_{м n}) . (4.8)

Для удобства расчёта потерь напора всей системы h_сист все скорости на разных участках трубопровода (согласно уравнению неразрывности потока) выражают через одну скорость на любом участке трубопровода, обычно на последнем, k – м (V_k):

V₁ = V_k , V₂ = V_k и т. д.

Тогда выражение (4.8) примет вид:

h_сист=(ζ_{дл 1}+ ∑ζ_{м 1}) · · + (ζ_{дл 2}+ ∑ζ_{м 2}) · + … + (ζ_{дл k}+ ∑ζ_{м n}) · ,

h_сист=ζ_сист , (4.9)

ζ_сист = [(ζ_{дл 1}+ ∑ζ_{м 1}) · + (ζ_{дл 2}+ ∑ζ_{м 2}) + … + (ζ_{дл k}+ ∑ζ_{м n})]. (4.10)

Коэффициент сопротивления системыζ_сист – это сумма коэффициентов потерь напора по длине на различных участках трубопровода с разными площадями живых сечений, и сумма коэффициентов потерь напора в местных сопротивлениях по всей длине трубопровода, отнесённых к одному скоростному напору. Коэффициент сопротивления системы характеризует общие потери напора в неразветвлённом трубопроводе.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 5 ; Нарушение авторских прав

Источник

Напор (гидродинамика)

Напор (гидродинамика)

Напо́р, в гидравлике и гидродинамике — давление жидкости, выражаемое высотой столба жидкости над выбранным уровнем отсчёта. Выражается в линейных единицах. Напор — Приращение полной идеальной механической энергии которую получает поток при прохождении через нагнетатель.

Полный запас удельной энергии потока (полный напор) определяется уравнением Бернулли и включает в себя:

Вдоль потока напор уменьшается. Разность напора в двух поперечных сечениях потока реальной жидкости называется потерянным напором.

Понятие о напоре используется при проектировании гидротехнических сооружений и решении многих задач гидравлики и гидродинамики. В электронно-гидравлической аналогии (см. en:Hydraulic analogy) гидравлический напор аналогичен электрическому напряжению (в то время как скорость потока аналогична силе тока). Потеряный напор аналогичен падению напряжения или разности потенциалов.

Смотреть что такое «Напор (гидродинамика)» в других словарях:

Напор — (в гидравлике и гидромеханике) величина давления жидкости (или газа), выражаемая высотой столба жидкости (газа) над выбранным уровнем отсчёта; измеряется в линейных единицах (метрах). Либо же энергия, отнесенная к единице веса… … Википедия

Гидродинамика — Т. наз. та часть теоретической механики, которая имеет целью нахождение общих законов движения жидкостей. первыми исследованиями относительно движения жидкостей были опытные исследования Торичелли, которые привели его к открытию известного закона … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Давление — У этого термина существуют и другие значения, см. Давление (значения). Давление Размерность L−1MT−2 Единицы измерения СИ … Википедия

Закон Бернулли — является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости: Здесь плотность жидкости, скорость потока, высота, на которой находится рассматриваемый… … Википедия

Закон Дарси — Механика сплошных сред … Википедия

Подземная гидравлика — (подземная гидродинамика) наука о движении нефти, воды, газа и их смесей (флюидов) через горные породы, имеющие пустоты, которые могут представлять собой поры или трещины. Теоретической основой ПГ является теория фильтрации, описывающая… … Википедия

Гидравлика — I см. Газовое производство. II есть учение о движении жидкостей, приноровленное к практическим целям. Искусство управлять движением вод в естественных и искусственных руслах и резервуарах, а также пользоваться течением воды и ветром для… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Ломоносов, Михаил Васильевич — — ученый и писатель, действительный член Российской Академии Наук, профессор химии С. Петербургского университета; родился в дер. Денисовке, Архангельской губ., 8 ноября 1711 г., скончался в С. Петербурге 4 апреля 1765 года. В настоящее… … Большая биографическая энциклопедия

Кавитация — Моделирование кавитации Кавитация (от лат. cavitas пустота) процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков воздуха в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и ги … Википедия

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Гидродинамический напор

График действительных гидродинамических напоров в обратном трубопроводе системы теплоснабжения при любом режиме работы не должен выходить за пределы линий О5 и Ои. В данном случае он изображен линией О. [6]

При гидродинамическом напоре краевых вод в залежи наблюдается региональная миграция в направлении повышенных структурно площадей. [8]

Реальный закон гидродинамического напора может отличаться от заданного. [9]

Под действием гидродинамического напора капли деформируются и сплющиваются на входе в преобразователь. Площадь контактирования каждой деформированной капли зависит от ее размера. Однако результирующее соотношение сумм площадей контактирования частиц воды и нефти зависит от соотношения размеров всех участков касания по нефти и воде, а не от размера отдельных капель. Это соотношение определяется водо-содержанием смеси. При одном и том же водосодержа-нии, но при разном размере частиц в зазоре соотношение площадей контактирования частиц нефти и воды с поверхностью электродов не изменяется. Этим объясняется то, что точность контактного метода в значительно меньшей степени зависит от структуры потока, чем точность диэлькометрического метода. Независимость от структуры объясняется нормированием толщины преобразуемых по форме частиц жидкости в зазорах. [10]

Чему будет равен гидродинамический напор при входе и в выходном сечении. [11]

Иначе говоря, полный гидродинамический напор состоит из суммы напоров статического и динамического и величины потери напора на трение. [12]

Линия Ям показывает максимально допустимые пьезометрические гидродинамические напоры в подающей линии из условия невскипания теплоносителя. [14]

В соответствии о (3.48) гидродинамический напор ( сумма высот нивелирной, пьезометрической и скоростного напора) вдоль по потоку уменьшается. [15]

Источник