Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

ОБЩИЙ БАЛАНС ЭНЕРГИИ ПОТОКА ГИДРОСМЕСИ

Вопрос об энергобалансе взвесенесущего потока рассматривается в самой элементарной и общей постановке ввиду математических трудностей, возникающих при детальном рассмотрении.

Турбулентные течения жидкости характеризуются пульсацией значений скоростей и давлений в точках потока. Рейнольдс разделил общее турбулентное движение жидкости на два: характеризуемое осредненными значениями параметров движения и пульсационны- ми значениями. После этого стали различать «среднее» и «пульсационное» движения турбулентного потока. Такое же подразделение применимо и для взвесенесущих турбулентных потоков, в которых значение консистенции как и значения скоростей и давлений, будут пульсирующим. Следовательно, для жидкой и твердой составляющих потока, а также для всего взвесенесущего потока в целом можно составить динамические уравнения, уравнения энергобаланса осредненного движения, пуль- сационного движения и всего потока. Таким образом, имеются девять возможных вариантов для составления уравнения баланса энергии для взвесенесущего потока. М. А. Великанов считает, что принципиально неправильно составлять динамические уравнения для твердой составляющей потока и гидросмеси. Составлять такие уравнения для дисперсоида в целом бесполезно, так как не получается решение относительно распределения твердых частиц по сечению потока.

Составление других уравнений, таких, как уравнения неразрывности, количества движения и пр., для твердой составляющей гидросмеси вполне возможно и в некоторых случаях приводит к решению практически важных задач. Составление динамических уравнений для твердой составляющей гидросмеси означает замену дискретно двигающихся твердых частиц некоторым фиктивным континуумом, которому придаются свойства жидкого потока, что не оправдывается физическим представлением о множестве переносимых жидкостью твердых частиц.

Более целесообразно составлять динамические уравнения для жидкой составляющей потока и в некоторых задачах — для дисперсоида в целом.

Уравнения гидродинамики для дисперсоида в целом составляют по следующей схеме: плотность дисперсоида принимается средней с учетом наличия в жидкости твердых частиц иной плотности, чем жидкость; скорость дисперсии принимается также осредненной т скоростей твердой и жидкой составляющих. Для такой жидкости с осредненными характеристиками можно составить соотношение между действующими и диссипативными силами.

Рассмотрим работу внешних сил, отнесенную к единице объема потока гидросмеси и единице времени. Часть этой работы (энергии) диссипируется в данной точке потока другая ее часть может переходить вследствие турбулентной диффузии энергии пульсации из рассматриваемой точки в ее окрестность. Соотношение, составляющее баланс знергпи для данной точки потока, будет иметь



Для потока в целом величина Тх не войдет в общее выражение, поскольку эта энергия является внутренней и притока этого рода энергии через границы потока не происходит, т. е.

Предел h означает, что поток анализируется по всей его глубине h.

За источник энергии может быть принято падение потенциальной энергии потока гидросмеси, записанное для жидкой и твердой составляющих гидросмеси:

Следовательно, диссипация энергии в равномерном установившемся однородном по длине (при постоянной консистенции s) потоке гидросмеси выразится соотношением

Для потока без наносов, который протекает со средней скоростью vx, равной скорости жидкости в рассматриваемом ранее потоке

Отнеся эту величину к единице веса несущей жидкости, получим

откуда видно, что дополнительная диссипация энергии не может просто выражаться разностью, как это может казаться без соответствующего анализа.

Выражение (251) часто используют в инженерных расчетах гидротранспорта, т. е. большинство авторов рекомендуют для определе ния потерь напора двучленную формулу, типа (251).

Гидромеханизация. Учебное пособие для вузов. А. П. Юфин. Изд. 2-е, перераб и доп М., Стройиздат, 1974, 223 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики