Головна |
Розглянемо вплив гідравлічної струменя на нерухому перешкоду (рис 60). Припустимо, що струмінь витікає з сопла з середньою швидкістю і зустрічає на своєму шляху нерухому вертикальну стінку.
Якщо вертикальна стінка плоска, то струмінь б'ючись об неї, розтікається в різні боки. Для того, щоб струмінь розтікалася при зустрічі лише за двома напрямками, зробимо в вертикальній стіні направляючий жолоб, потрапивши в який струмінь після удару розділиться на верхню і нижню частини.
Мал. 60. Схема поділу струменя.
Нехай струмінь має в перерізі 1 - 1 площа живого перетину і середню швидкість . витрата до зустрічі зі стінкою.
При зустрічі зі стінкою струмінь розділиться на дві частини: и . Очевидно, що приймаємо и .
Виділимо відсік струменя 1 2 - 3. За час цей відсік переміститься в нове положення 1 ? - 2 ? - 3 ?.
Застосуємо до руху відсіку теорему кількості руху, яка звучить: зміна проекції кількості руху на задану вісь за час дорівнює сумі проекцій імпульсів прикладених зовнішніх сил на ту ж вісь за той же час. Приймемо за вісь S - S. Тоді на підставі цієї теореми:
(182)
де | - Кількість руху об'єму рідини, укладеної між перетинами 1 - 1 і 1 ? - 1 ?; | |
, - Кількість руху обсягів рідини, укладених між перетинами 2 - 2; 2 ? - 2 ?; 3 ? - 3 ?; | ||
- Імпульс сили реакції стінки; | ||
- Реакція нерухомою вертикальної стінки, (згідно із законом Ньютона, дія дорівнює протидії, отже ). |
З малюнка видно, що , а . І рівняння набуде вигляду:
(183)
де ;
- Елементарний об'єм струменя між перетинами 1 - 1 і 1 ? - 1 ?, т. Е. ,
тоді рівняння (183) буде таким:
(184)
звідки сила впливу струменя на вертикальну стінку буде:
, (185)
Якщо стінка знаходиться під деяким кутом до струменя, то
(186)
Потужність струменя, що діє на рухому перешкоду (лопатку турбіни), визначимо так: нехай плоска лопатка рухається зі швидкістю vл, тоді
,
,
де - Швидкість струменя, ;
- Швидкість лопатки, .
Максимальне значення потужності можна отримати при :
(187)
Т. е. Максимальна теоретична потужність турбіни з плоскими лопатками дорівнює половині повної кінетичної енергії струменя. Насправді втрати енергії становлять 40-45%. Якщо застосувати криволінійні лопатки у вигляді ковшів, то при и , Сила тиску на напівсферичні поверхні дорівнює
гідравлічні струменя | Рівномірний рух у відкритих руслах
Методика розрахунку простого трубопроводу | Розрахунок гідравлічно коротких трубопроводів | Розрахунок сифонного трубопроводу | Гідравлічний удар в трубопроводах | Витікання рідини через отвори і насадки | У тонкій стінці | позначимо | Витікання рідини через великі отвори | Витікання рідини при змінному напорі | Витікання рідини з насадкою |