Описание циркуляционной установки

Введение

Гидравлика занимается изучением законов равновесия и движения жидкостей, а также взаимодействие между жидкостями и твердыми телами, полностью или частично погруженными в жидкость.

Чтобы познать рассматриваемые явления, установить причины их возникновения, а также условия протекания, в гидравлике широко используют упрощенные приемы решения некоторых задач для получения приближенных, но иногда крайне необходимых ответов на вопросы инженерной практики.

Изучением законов равновесия и движения жидкостей занимается и другая наука – гидромеханика, в которой применяются лишь строго математические методы, позволяющие получать общие теоретические решения различных задач, связанных с равновесием и движением жидкостей. Долгое время гидромеханика рассматривала преимущественно невязкую (идеальную) жидкость, т.е. некоторую условную жидкость с абсолютной подвижностью частиц, считающуюся абсолютно несжимаемой, не обладающей вязкостью – не сопротивляющейся касательным напряжениям. В последнее время гидромеханика стала разрешать также проблемы движения вязких (реальных) жидкостей, а потому роль эксперимента в гидромеханике значительно возросла. Таким образом, изучением законов равновесия и движения жидкостей занимаются две науки: гидравлика (техническая механика жидкостей) и гидромеханика.

Гидравлика делится на две части: гидростатику и гидродинамику. Гидростатика изучает законы равновесия жидкостей и действие их на соприкасающиеся с ними твердые тела. Гидродинамика изучает законы движения жидкостей взаимодействия их с соприкасающимися с ними покоящимися или движущимися твердыми телами.

Гидравлика может быть определена как прикладная механика жидкости. Она является основой таких дисциплин, как гидроэнергетика, водоснабжение и канализация, гидравлические машин (турбины, насосы, компрессоры), трубопроводный транспорт. Значительна роль этой науки в химической технологии, легкой промышленности, автоматики.

В современной промышленности нет области, где не проводятся гидравлические расчеты процессов, устройств и механизмов.

Особое значение гидравлика имеет для нефтяной и газовой промышленности, так как все ее процессы, начиная от бурения разведочных скважин и кончая транспортировкой готовой продукции потребителю, связаны с перемещением и хранением жидкости.

Для каждой из этих отраслей характерен свой круг гидродинамических задач и соответствующих методов их решения. Однако все они основываются на общих законах движения и покоя жидкостей и газов, а также на некоторых общих методах описания гидродинамических явлений.

Вопросами гидравлики человек интересовался еще с древности. За несколько тысяч лет до нашей эры в Египте, странах Ближнего и Среднего Востока, в Индии и Китае люди уже умели строить платины и каналы. Примерно в то же время появились первые гидравлические двигатели – водяные колеса.

Первым научным трудом о законах равновесия жидкостей считают трактат Архимеда “ О плавающих телах”, написанный за 250 лет до нашей эры. После этого появились работы Леонардо да Винчи “О движении и измерении воды” (1452-1519).

В 1565г. Была опубликована работа голландского ученого Симона Стевина (1548-1620 гг.) “Начала гидростатики”. В работах Галилея (1564-1642 гг.) рассмотрены закономерности пребывания тел в воде. Торричелли (1608-1647 гг.), исследуя течение жидкости из отверстия, нашел известную формулу для скорости течения. Паскаль (1623-1662 гг.) вывел закон о передаче давления в жидкостях.

Исаак Ньютон (1642-1724 гг.) впервые предложил основные законы течения в жидкости. В 1738 г. В книге “Гидродинамика” Даниил Бернулли опубликовал уравнение, в котором устанавливалась связь между давлением, скоростью движения и положением рассматриваемой массы жидкости при установившемся движении.

В 1755 и 1756 гг. появляются работы Леонарда Эйлера, где он впервые дает полную систему уравнений движения идеальной жидкости.

Основоположниками гидравлики как самостоятельной науки являются члены Петербургской академии наук Д. Бернулли и Л. Эйлер. В 1738 г. была опубликована работа Д. Бернулли “Гидродинамика или записки о силах движения жидкости”, в которой установлена связь между давлением и скоростью в элементарной струйке тяжелой “идеальной” жидкости.

М.В.Ломоносов (1711-1765 гг.) изучал условия работы гидротехнических сооружений и занимался исследованием движения воздуха в рудниках.

В 1791 г. вышло первое русское печатное руководство по гидравлике А. Колмакова “Карманная книжка для вычисления количества воды, вытекающей через трубы, отверстия или по желобам, а также и силы, какою они ударяют, стремясь с данной скоростью”.

В конце 17-ого и начале 19-ого веков во Франции появляются работы Шези по движению воды в каналах и трубах и Дарси – по напорному движению воды в трубах.

В 1883г. Н.П. Петров разработал гидродинамическую теорию смазки, уточнил гипотезу о внутреннем трении в движущейся жидкости.

В 1889 г. вышла работа Н. Жуковского “О гидравлическом ударе в водопроводных трубах”, в которой дана теория гидравлического удара. Жуковским впервые были введены основные дифференциальные уравнения движения грунтовых вод.

Л.С. Лейбензоном (1879-1951 гг.) и его учениками создана российская армия фильтрации.

В развитии нефтяной гидравлики роль русских и советских ученых проявилась особенно ярко. В. Шухов (1853 -1939 гг.) разработал основы гидравлического расчета трубопроводов, которые затем развили Л. Лейбензон (1879 – 1951 гг.) и его ученики И. Чарный (1909 0 1967 гг.), В. Черникин (1912 – 1965 гг.) и др. На базе работ Павловского Н.Н (1884 – 1937 гг.) Лейбензон заложил основы новой науки “Подземная гидравлика”, которую успешно развивали его ученики И.А. Чарный, В.Н. Щелкачев, Б.В. Лапук и созданные ими школы.

 

Описание циркуляционной установки

Жидкость по самотечному трубопроводу (рис. 1) поступает из верхнего резервуара Е в нижний резервуар В, откуда насосом перекачивается в промежуточную емкость С и из нее выливается в резервуар Е.

На всасывающей линии насосной установки имеется всасывающая коробка с обратным клапаном 1, поворотное колено 2, задвижка 3, вакуумметр Р_в. На нагнетательной линии установлены манометры ­Рм₁, Рм­₂, Рм₃, скоростная трубка 5 и расходомер Вентури 6. Промежуточная емкость С в донной части имеет насадок 7.

 

Рисунок 1 – Схема циркуляционной установки.

 

Исходные данные

Таблица 1 – Исходные данные

№	Наименования величин	Вариант задания
	Плотность жидкости ρ, кг/
	Коэф-т вязкости с	2,5
	Длинны трубопр-в:
		1,5
	Эквивалентная длинна	1,4
	Диаметры трубопроводов:
	, мм
	Шероховатость стенок	0,3
		0,3
	Разность уровней (рис 1)	-0,8
	Коэф-ты местн. Сопр-й: вс. Коробки
	Колена	1,2
	Задвижки	0,98
	Диаметр трубы Вентури
	Коэф-т трубы Вентури	0,94
	Перепад в трубе Вентури , мм рт.ст
	Показания: вакуумметра
	Диаметр насадка
	Коэф-т расхода насадка	0,82
	Модуль упругости жидкости Е, Па