Ответы
Ответ:
№1
Re - число Рейнольдса,
ρ - плотность воздуха,
v - скорость потока воздуха,
d - диаметр трубы,
μ - кинематический коэффициент вязкости воздуха.
Для перехода от ламинарного к турбулентному движению обычно используют значение Re порядка 2000.
Рассчитаем критическую скорость:
Re = (ρ * v * d) / μ
Re = ((1.225 кг/м³) * (15.7 * 10^(-6) м²/с) * (0.05 м)) / (15.7 * 10^(-6) м²/с)
Re ≈ 97,78.
№2
Для определения потерь напора на трение в трубопроводе, мы можем использовать формулу Дарси-Вейсбаха для потерь напора на трение:
Δh = (4 * f * L * Q^2) / (π^2 * g * d^5)
Δh - потери напора на трение,
f - коэффициент трения,
L - длина трубопровода,
Q - расход воды,
g - ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²),
d - диаметр трубы.
Сначала давайте выразим коэффициент трения (f) с использованием числа Рейнольдса (Re) и других параметров:
f = (0.079 / Re^0.25)
Для расчета числа Рейнольдса (Re), используем следующее уравнение:
Re = (ρ * v * d) / μ
ρ - плотность воды,
v - скорость потока воды,
d - диаметр трубы,
μ - кинематическая вязкость воды.
Плотность воды (ρ) при нормальных условиях примерно равна 1000 кг/м³.
Теперь мы можем рассчитать Re и затем коэффициент трения (f), а затем использовать его для расчета потерь напора на трение (Δh):
Re = (1000 * 0.01 * 0.2) / (0.001 * 0.01) = 20000
f = (0.079 / 20000^0.25) ≈ 0.03
Теперь мы можем использовать коэффициент трения (f) и другие параметры для расчета потерь напора на трение:
Δh = (4 * 0.03 * 2000 * (20 * 10^-3)^2) / (π^2 * 9.81 * 0.2^5) ≈ 27.9 м
№3
Для определения потерь напора в трубе с закругленным коленом, мы можем использовать формулу потерь напора на местное сопротивление:
Δh = ξ * (v^2 / 2g)
Δh - потери напора на местное сопротивление,
ξ - коэффициент местного сопротивления (в данном случае 0.5),
v - скорость потока жидкости,
g - ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²).
Для расчета скорости потока (v), нам нужно преобразовать объемный расход (Q) из литров в м³/с:
v = (Q / 1000) / (π * (d/2)^2)
Теперь мы можем рассчитать потери напора:
v = ((50 / 1000) / (π * (0.3/2)^2)) ≈ 1.8 м/с
Δh = 0.5 * ((1.8^2) / (2 * 9.81)) ≈ 0.165 м
Потери напора в трубе с закругленным коленом диаметром 300 мм при объемном расходе 50 л/с и коэффициенте местного сопротивления 0.5 составляют примерно 0.165 м.