Lamináris mozgást
1.6 Lamináris mozgást
Elmélet lamináris mozgást alapján Newton súrlódás (1.1.11). Ezt a súrlódási között a rétegek az egyetlen mozgó folyadék oka energiaveszteség lamináris mozgásban.
Lamináris mozgás szigorúan elrendelte, rétegezzük keverés nélkül folyadék.
Ábra. 1.6.1. A réteges jellege az áramlás lamináris áramlás
Mivel ebben az esetben a folyadék mozgását részecskék esetén csak axiális irányban, és a sebesség keresztirányú komponensek hiányoznak, vázlatosan lamináris áramlást úgy reprezentálható, mint végtelen számú vékony koncentrikusan elrendezett hengeres rétegek párhuzamosak a csővezeték hossztengelye és a mozgó az egyik a másik különböző sebességgel amely növeli egy olyan irányban, a faltól, hogy a cső tengelyével (ábra. 1.6.1).
Rétegek folyadék gyorsabban halad magával ragadja a szálak, lassan, és fordítva, a rétegeket egy lassabban mozgó rétegek meggátolhatja a folyadék gyorsabban mozog. Mintha a csúszó, hengeres réteg mozog, amely nagyobb sebességgel, a réteg mozog lassabb sebességgel. Így, mert a tapadás a folyadék részecskék egymással és a falak a cső érintkező felületei a folyékony rétegek kialakulni súrlódó erő irányított párhuzamos a cső tengelyével, áramlással szembe.
1.6.1 eloszlása sebességek és a tangenciális feszültségeket a keresztmetszete egy kör alakú cső
Tekintsünk egy egyenletes lamináris áramlás egyenes körhenger alakú cső, amelynek belső átmérője. Hogy kizárja a gravitáció és ezáltal egyszerűsíti a levezetése egyenletek intézkedik a cső vízszintesen. Elég messze a bejárattól rá, ahol a folyam már teljesen kialakult, a hossza a tétel közötti szakaszok 1-1 és 2-2 (ábra. 1.6.2).
Ábra. 1.6.2. Megoszlása sebességek és a tangenciális feszültségeket a keresztmetszete egy kör alakú cső
Tegyük fel, hogy a metszetben a nyomás 1-1, és 2-2 a részben -. A hengeres cső folyadék sebessége állandó, és az együttható lesz mentén állandó stabil áramlás, mivel a Bernoulli-egyenlet a kiválasztott szakaszok formájában (1.4.10)
ahol - a súrlódási veszteség nyomás a cső mentén meghatározva leolvasott piezométerek szerelt ezeket a szakaszokat (lásd 1.6.2 ..).
A folyadékáram válasszuk sugarú hengeres térfogata koaxiális a csövet tartalmaz, és egy bázissal, hogy a kiválasztott részek. Az egyenlet a egyenletes mozgás a kiválasztott folyadék mennyiségét a csőben, amely összeg nullával egyenlő nyomás, ellenállás erők hatnak a kötet,
ahol - a nyírófeszültség a kiválasztott oldalon a henger felületében.
Formula (1.6.1), hogy a tangenciális feszültségeket keresztmetszetének a cső van lineárisan változik függvényében sugarú. A tengelye a cső, mint. A cső fala, ahol a tangenciális feszültségek elérnek egy maximális érték.
A diagram a nyírófeszültség ábrán látható. 1.6.2 maradt.
Nyírófeszültség által Newton súrlódási lehet kifejezni dinamikus viszkozitás és keresztirányú sebességgradiens (1.1.12), és ha így cserélje (távolság a csőfal) aktuális méretét, megkapjuk
A mínusz jel van annak a ténynek köszönhető, hogy a számlálási irányban (a cső tengelyével, hogy a fal) irányítjuk ellentétes keret (a fal).
Egyenlővé jobb oldalán egyenleteket (1.6.1) és (1.6.2), azt kapjuk,
ahol a sebesség növelés
Amennyiben pozitív növekmény sugara csökkentjük (csökkentett) sebességű, amely megfelel a sebességprofil ábrán látható. 1.6.2.
Integrálása egyenlet (1.6.3) a feltételt, hogy a cső fala a megszerezni a forgalmazási szabályokat sebesség a keresztmetszet mentén egy kör alakú cső lamináris folyadékáramlást
Maximális sebessége a cső tengelye (feltéve, hogy)
és a görbe mutatja a sebességprofil (ábra. 1.6.2 jobbra) egy parabola másodfokú.
Elemental folyadék áramlását a pad infinitezimális
Amikor képviselt függvényében sugár (1.6.4), és a platform -, mint egy gyűrű sugara és szélessége, majd
Integrálását követően a teljes keresztmetszeti terület, azaz a megszerezni
Szakasz átlagos áramlási sebességét a folyadék fogja találni elosztjuk a téren. Tekintettel (1.6.6), azt kapjuk,
Összehasonlítjuk a kapott képletű (1.6.5) azt mutatja, hogy az átlagos sebesség lamináris mozgás felét maximális.
Ebből az következik, hogy a Coriolis tükröző együtthatóval egyenetlenség a sebességeloszlás keresztmetszetében a Bernoulli-egyenlet (1.4.9) az esetében folyamatos lamináris folyadékáramlást egy kör alakú cső, egyenlő kettő.
Következésképpen, a tényleges mozgási energiája a lamináris áramlás parabolikus sebességeloszlás keresztmetszetében kétszerese a kinetikus energia ugyanazon adatfolyam, de egyenletes sebességgel eloszlás.
1.6.2 nyomásveszteség a súrlódás következtében a cső mentén
ellenállás törvény (Poiseuille-törvény), amely kifejezi a nyomásveszteség miatt a súrlódás révén a fogyasztás, és a mérete a cső határozzuk meg az (1.6.6):
Cseréje az expressziós ráta, a dinamikus együttható kinematikus viszkozitás, és megszorozzuk, és elosztjuk átcsoportosításával és szorzók után csökkentések képletű (1.6.8), így átlagos:
ahol - a súrlódási veszteség együttható lamináris folyadékáramlást (együttható hidraulikus súrlódás).
Figyelembe véve a járulékos ellenállást okozott nagymértékben torzítja keresztmetszete a cső és a hűtés a külső rétegek a folyadék súrlódási veszteség együttható lamináris áramlás egy folyadék (hidraulikus súrlódási együttható) kell venni a gyakorlati számításokban.
Darcy-Weisbach képletű (1.6.9) azt jelzi, hogy a súrlódási veszteség nyomás a cső mentén lamináris áramlási sebessége arányos az első elektromos (lásd. Ábra. 1.5.1). A tér a sebesség a egyenletet lamináris áramlást kapjuk mesterségesen, szorzás és osztás a.
A koefficiens hidraulikus súrlódási (Darcy együttható) fordítottan arányos a Reynolds-számot, és így sebesség. Továbbá, függ folyadék tulajdonságai és a cső mérete és a fal érdesség a súrlódási nyomásveszteség nem befolyásolja.
Különösen meg kell jegyezni, hogy a (1.6.9) egyaránt alkalmazható a lamináris és turbulens áramlás, ha a különbség abban rejlik csak az értékeket a együttható hidraulikus súrlódás.
1.6.3 Lamináris mozgást a lapos és gyűrű alakú rések
Elégséges kapcsolatot szorossága részei hidraulikus gépek és eszközök gyakran rovására érhető el a kis rések közötti felületek, amely lehet osztani két fő csoportra:
- - hézagokat kialakítva a két párhuzamos sík falak (lapos rés);
- - rések által alkotott két ívelt, lényegében hengeres felületek (gyűrű alakú rés).
Folyadék áramoljon keresztül egy lapos fúvóka rögzített falak (ábra. 1.6.3), amikor a nyomáskülönbség a belépő és kilépő egyenlő meghatározott függőség
ahol - rés, vagyis a távolság a felületek között hézagot alakítunk ki;
- résszélesség (hozott merőleges az áramlás irányára);
- rés hossza (mentén vett áramlási);
- dinamikus folyadék viszkozitását.
Ábra. 1.6.4. Folyadék áramlását egy hengeres rés egy koncentrikus (a) és az excentrikus (b) a rések
Amikor eltolódás iliesztőfelüietek (excentrikus rés) (ld. 1.6.4, b) határozza meg, amelyet a képlet
Elemzésével expresszió (1.6.10), (1.6.11) és (1.6.12), arra lehet következtetni, hogy a fluidum áramlási rés van a legnagyobb hatása a nagyságát és a hengeres nyílások és egy másik érték eltolódás alkotó felületek. Tehát, ha Ön vagy az áramlási sebesség. Ez először is, mivel szigorú követelményeket pontosságát gyártási és összeszerelési részeinek hidraulikus készülékekhez.
Megállapítást nyert, kísérletileg, hogy az áramlási sebesség még gondosan tisztított cseppfolyós keresztül rések vagy nyílások a kis méretű nem engedelmeskedik a klasszikus törvényei hidrodinamikai és nem lehet kiszámítani Poiseuille képletű (1.6.6), mivel ez az idővel csökken.
Az intenzitás csökkentési arány függ:
- nyomáskülönbség,
- a geometriai forma és a lineáris méretei a rések és lyukak,
- típusú munkafolyadék, tisztaságát,
- hőmérséklet és az anyag a falak rések és csatornák.
Csökkentése a folyadék áramlási áthatolni a réseken, amelynek méreteit a kiszámított mikrométer, az úgynevezett elzáródás.
Elzáródása magyarázata a következő. A munkafolyadék egy aktív poláros molekulák és a fém falak a hornyok felületi energia formájában egy külső elektromos mező. Ez a mező a gyenge egyetlen felületen, azonban, között helyezkedik el a két felület, túlterjed egy nagyobb távolságra, és intenzitása csökkenésével növekszik távolság a felületek között a rés. A folyadék áramlását a résen kíséri lerakódását ilyen polarizált molekulák a falakra. A réteg vastagsága polarizált molekulák elérheti, míg az értéke rések a legtöbb munka hidraulikus gépek és berendezések is.
Fizikai tulajdonságai a réteg polarizált molekulák különböznek a tulajdonságok a munkafolyadék. Ez a réteg tulajdonságainak szilárd test, és ellenáll a nagy terhelés anélkül, hogy összeomlana.
A leghatékonyabb módja leküzdésére kiirtás eltávolítása réteg polarizált molekulák, amely biztosítja, például a relatív mozgás a hasított felületek. Ez úgy érhető el a pár hengeres dugattyú forgatásával a dugó, illetve a hüvely, amely ide-oda mozgó rotációs vagy alternáló mozgást nagy gyakorisággal és a kis amplitúdójú.
Ennek oka az csökkenti az áramlás ideje a folyadék áramlását a kis repedések és lyukak lehet, hogy a falakon a réseket és lyukakat lehet letétbe gyantaszerű és szilárd mechanikai szennyező részecskéket, és is végbemehet a viszkozitás növekedését a folyadék található területén a határoló falfelületek .
1.6.4 Az alapot a hidrodinamikus kenés elmélet
Ábra. 1.6.5. siklócsapágy
Egy speciális esete lamináris mozgás a folyadék a körgyűrű egy viszonylagos forgás a két hengeres felületek alkotó közötti gyűrű alakú nyíláson a forgó tengely és egy álló PIN betét házban.
Az ilyen eszközök széles körben használják a szakterületen, és az úgynevezett siklócsapágyak (ábra. 1.6.5).
Mivel a viszkózus súrlódási erők forgó tűs magával viszi a folyadékot a különbség, ezáltal egy hidraulikus ék, ahol a hidrodinamikus nyomás alakul ki. Ez a nyomás teremt erő, amely kiegyensúlyozza az erő a terhelést a csap.
1.6.5 A koncepció a folyadék szivárgását
Szivárgások a hidraulikus motorjai és rendszerek vannak osztva:
Külső szivárgás hidraulika folyadék a hidraulikus rendszer a környezet működési szabályok elfogadhatatlan. Ez a fajta szivárgást megszüntetni termelő minőségi elemek hidraulikus hengerek, a megfelelő telepítés és felhasználása a különböző típusú tömítések.
Belső szivárgás következtében az áramlás a hidraulikus folyadék a üregeket, valamint csatornákat nagynyomású az üregbe és csatornák alacsony nyomás révén a hiányosságok a hidraulikus gépek és készülékek. Belső szivárgás csökkenti a hatékonyságot a működtető, ami a fűtési munkaközeg jelentősen akadályozná pontos összehangolását munkavégző szervek.
Tekintsük a hatása a belső szivárgás a munka volumene hydrotransfer álló két azonos henger, amelyek közül az egyik (TS1, balra) szolgál egy szivattyú, a második (C2), a jobb - a motor (ábra 1.6.6.)
Ábra. 1.6.6. Reakcióvázlat térfogata hydrotransfer
Az elméleti teljesítménye a szivattyú határozza függő
ahol - a mozgási sebessége a dugattyú;
A tényleges teljesítmény a szivattyú kisebb, mint az elméleti, mivel a munkaközeg szivárog a nyomókamrát a nyomás a lefolyó kamra nyomás,
ahol a mennyiség szivárgás lehet meghatározni (1.6.12)
ahol - együttható szivárgás a szivattyú egy dugattyús szivattyú;
Jellemzői szivattyú (1.6.13), (1.6.14) és (1.6.15) ábra mutatja 1.6.7 és.
Belső folyadék szivárgását a szivattyú volumetrikus hatásfok véve (ábra. 1.6.7, b)
A folyadék áramlását a szivattyút a munkakamra a motor, ami az utóbbi dugattyút. Egyidejűleg áramlási rész miatt a nyomás különbség a munkaközeg és a kisülési üregek a henger C2 és a jelenléte a hézagot a dugattyú és a henger lesüllyednek a tartályban végrehajtása nélkül hasznos munkát.
Ez a „elveszett” flow egy belső folyadék szivárgását a motorban
ahol - együttható szivárgás a motort;
A mozgás sebessége a dugattyús motor lehet meghatározni az expressziós
vagy, tekintettel a (1.6.14)
Elemzés utolsó kifejezés azt mutatja, hogy az azonos méretű palackok Ts1 és Ts2. miatt a belső folyadék szivárgását.
1. Mi az alapja az elmélet lamináris mozgást?
2. Mi az oka a energiaveszteség (nyomás) alatt lévő közeg lamináris áramlását?
3. sematikusan lamináris folyadék áramlását?
4. Mi az oka a súrlódási erők a lamináris folyadék áramlását?
5. Ahogy változik tangenciális feszültségeket a keresztmetszete egy kör alakú cső lamináris mozgás?
6. Milyen jog vannak elosztva a sebesség a keresztmetszete kerek cső lamináris folyadék áramlását?
7. Amint az a kapcsolat a maximális és az átlagos közeg sebessége keresztmetszetében egy kör alakú cső egy lamináris áramlási?
8. Mi az értéke a Coriolis tényező az egyenletben a Bernoulli lamináris mozgást?
9. milyen paraméterekkel függenek hidraulikus súrlódási veszteségeket a cső mentén lamináris mozgást?
10. Mi az az együttható, hidraulikus súrlódási lamináris áramlás?
11. A nyomásveszteség függ a sebessége a lamináris áramlás?
12., mint a képletben Darcy-Weisbach véve a tulajdonságait, a folyadék?
13. Annak érdekében, hogy szűkül a rés az ízületekben rész hidraulikus gépek és eszközök?
14. Mi határozza meg a folyadék áramlását a lakásban slot?
15. Mi határozza meg az áramlási sebesség a gyűrűs hézagon keresztül?
16. Mi a különbség az áramlási sebességek a koncentrikus és excentrikus gyűrű alakú rések?
17. Milyen típusú szivárgás figyelhető meg a hidraulikus meghajtó?
18. Az úgynevezett belső folyadék szivárgását?
19. Amint a belső folyadék szivárgását befolyásolja a működését a hidraulikus meghajtó?
20. Mivel a meghatározását belső szivárgás teszik ki a hatását folyadék hőmérséklet?