Газодинамика (механика газа)

 

Газодинамикой называется раздел механики жидкости и газа, изу­чаю­щий закономерности покоя и движения газов.

В области строительства аэродинамические расчёты связаны главным образом с воздухом, на который в основном и будем ориентироваться в данной книге.

Многие гидравлические принципы сохраняются и для газов, так как последние часто считают условно несжимаемыми, как и жидкости. Поэтому в аэродинамике много ссылок на закономерности гидравлики.

Положения аэродинамики используются для расчёта систем вентиляции и газоснабжения зданий, при определении ветровых нагрузок на строи­тельные конструкции, в расчётах продуваемости жилых микрорайонов, для оценки воздухопроницаемости стен и оконных проёмов зданий.

 

Физические свойства газов

 

Определения плотности r, удельного веса g, вязкости динамической m и кинематической n, приведённые для жидкости в гидравлике (см. с. 6—7), остаются в силе и для газа.

 

Плотность

 

Плотность газа r ( кг/м3)в зависимости от давления и темпе­ра­туры можно определить по формуле Клапейрóна

 

   ,

где  pст — статическое давление  в газе, Па (аналогично гидроста­ти­ческому — см. с. 8);

Rг —  газовая постоянная, Дж/(кг· K);

Tабсолютная температура газа в градусах Кéльвина (К), вычис­ляемая через температуру t° в градусах Цельсия (°C) по формуле

T = t°+273°.

Например, плотность воздуха при t°=+20 °C, нормальном атмос­ферном давлении pст = pатм = 101325 Па и соответствующей газовой по­стоянной Rг=287 Дж/(кг×K) составит по формуле Клапейрона

r = 101325/287(20+273) = 1,2 кг/м3 .

В практических расчётах воздухообмена в зданиях, в частности при самоудалении нагретого воздуха из помещений по каналам естественной вытяжной вентиляции наружу плотность воздуха определяется упрощённо при условии постоянства давления (изобарный процесс): pст= pатм=101325 Па. Это означает, что плотность воздуха r считается зависящей только от его температуры Т. В дальнейшем будем иметь ввиду только такую простейшую зависимость.

 

Удельный вес

 

Удельный вес газа g (Н/м3) находится по формуле:

g = r g.

 

Вязкость

 

Динамическая вязкость воздуха m (Па·с) может быть опре­делена по экспериментальной формуле Р.Э. Мúлликена

,

где t° — температура, °C. Например, при t°=+20 °C вычисляем дина­ми­ческую m =1,85·10-5 Па·с и кинематическую вязкость воздуха n = m/r =1,85·10-5/1,2 = 1,54·10-5 м2.

Обратите внимание, что с увеличением температуры вязкость газа увеличивается, в отличие от жидкостей, которые при нагревании становятся менее вязкими.

 

Статика газа

 

Статика газа — это раздел аэродинамики (механики газа), изучающий законы равновесия покоящегося газа и распределения в нём давления.

 

Статическое давление

 

Статическое давление pст (Па), действующее в покоящемся га­зе, складывается из внешнего давления на газ po на некотором го­ри­зонтальном уровне (например, замеренное барометром атмосферное дав­ление) и давления собственного веса газа (весового давления)  pг = g h  (рис. 21):

 

 

pст = po + g h = po + r g h  ,

 

 

где h — высота слоя газа над точкой, в которой определяется статическое давление. Приведённое уравнение аналогично основному уравнению гид­ро­ста­тики (см. с. 8). Оно показывает, что давление в газе, как и в жидкости, с изменением высоты меняется по линейной зависимости.

 

Приборы для измерения давления

 

Для измерения величины статического давления pст могут применяться следующие приборы:

барометры (измеряют атмосферное давление);

манометры (измеряют избыточное давление);

вакуумметры (измеряют вакуум см. с. 9).

Давление в газе в системе СИ измеряется в паскалях (Па=Н/м2), кото­рые связаны с миллиметрами водяного столба и кгс/см2 так:

1 Па = 0,1 мм вод.ст. = 10-5 кгс/см2 .

В атмосферном воздухе статическое давление pст равно атмо­сферно­му  pатм на уровне, где оно измеряется барометром. Для других уровней дела­ется поправка rgh c плюсом или минусом. Например, в атмосфере при t° = +20 °C давление при подъёме на каждые восемь метров уменьшается примерно на 100 Па это можно проверить по формуле для pст.

При измерении pст в резервуарах (рис. 22) различают два слу­чая:

1. Когда внутри давление больше атмосферного (pст pатм), то ис­пользуют­ся барометр и манометр и тогда

pст = pатм + pман ,

где pман — давление манометрическое (избыточное).

2. Когда внутри давление меньше атмосферного (pст pатм), то ис­пользуют­ся барометр и вакуумметр и тогда

pст = pатм pв ,

где pв — давление вакуумметрическое (см. с. 9).

Эпюры давления

 

Для расчёта на прочность замкнутых конструкций, ограждающих газ (тру­бопроводов, баллонов, резервуаров, газгольдеров и т.д.), на их поверхно­стях стро­ят эпюры давления:

избыточного pман =  pст  pатм    (рис. 23,а);

вакуумметрического   pв =  pатм  pст    (рис. 23,б).

Эти давления являются результирующими, то есть фактически действую­щими на конструкцию. Эпюры давления на рис. 23 построены с прене­бреже­ни­ем изменения давления по высоте резервуара, поэтому на верти­кальных стенках они пря­мо­угольные, а не треугольные как для жид­кости (см. рис. 3). Такой приём допуска­ется для газа при небольших высо­тах из-за малости его удельного веса. Эпюры давления служат исходными данными для расчёта конструкций на прочность методами сопромата.

Приведённое статическое давление

 

Статическое давление pст не выражает условия равновесия (покоя) газа. На­пример, газ покоится, но по высоте в разных его точках величина pст  разная, так как h является переменной. В гидравлике применяется понятие гидростатического напора H (см. с. 11), который для всех точек покоящейся жидкости одинаков. Од­нако для газа напор не удобно вводить из-за переменной плотности r, зависящей от температуры. Поэтому в газе для энергетического сравнения его точек удобно использовать понятие приведённого статического давления (рис. 24):

pпр.ст = r g z + pст  ,

где rgz давление положения точки газа, отстоящей на высоту z от нулевой горизонтальной плоскости отсчёта O-O; r — плотность газа, соответствующая температуре в рассматриваемой точке. Другими словами, pпр.ст приводит давления в различных точках к одному уровню О-О.

Условие равновесия газа можно сформулировать так: если приве­дённые ста­ти­ческие давления pпр.ст в различных его точках одинаковы, то газ покоится.

 

Рассмотрим пример для точек А и В покоящегося газа (рис. 25):

в точке А

pпр.стА = rgzA + pстА = rgzA + pатм + rghA = pатм + rg(zA + hA);

 

в точке В

pпр.стB = rgzB + pстB = rgzB + pатм + rghB = pатм + rg(zB + hB);

 

Так как  zA + hA = zB + hB , тo   pпр.стА = pпр.стВ .

Значит, энергетическое состояние газа в обеих точках одинаковое, что указывает на равновесное состояние покоя, отсутствие движения.

 

Динамика газа

 

Динамика газа — это раздел аэродинамики (механики газа), из­у­чающий закономерности движущихся газов (потоков газов). Будем рас­сматривать, главным образом, воздух.

На практике движение воздуха подобно движению несжимаемой жид­кости (как в гидравлике). Разница состоит лишь в физических свойствах (плотности r, вязкости n) и в использовании для газа величин давления вместо напора.

 

Словарь аэродинамических терминов

 

 

Аэродинамическую терминологию приведём в сопоставлении с гидрав­ли­ческой.

Аналогия напорным и безнапорным потокам жидкости существует и в газах.

Поток газа в трубопроводе, закрытом канале или воздуховоде запол­няет сечение полностью, соприкасаясь со стенками, поэтому он аналогичен напорному. Такие потоки, например, наблюдаются в системах вентиляции.

Аналогию с безнапорными потоками можно проследить в так назы­ваемых свободных струях. Например, в струях тёплого воздуха — воздуш­ных завесах, устраиваемых зимой при входе в общественные здания.

В аэродинамике определения площади живого сечения w, м2, расхода потока Q, м3/с, скорости потока v, м/с, можно исполь­зовать гидравлические (см. гидродинамику, с. 13), заменив слово «жидкость» на «газ». Величины скоростей в сетях вентиляции и отопления зданий обычно лежат в пределах 0,5—1,5 м/с.

Для трубопроводов, каналов и воздуховодов круглого сечения расчёт­ным геометрическим параметром является внутренний диаметр d. Если се­чение некруглое, то его приводят к условно круглому с эквивалентным диаметром dэ по формуле

dэ = 4w/c ,

где cполный периметр сечения (как для напорной трубы).

Например, для воздуховода прямоугольного сечения со сторонами a и b эквивалентный диаметр находится так:

 

dэ = 4w/c = 2ab/(a + b) .

 

Уравнение неразрывности потока

 

Уравнение неразрывности потока газа, отражающее физиче­ский закон сохранения массы, выглядит так:

 

v1w1 = v2w2  ,

 

то есть точно так же, что и для жидкости (см. с. 14), и с тем же следствием: при уменьшении площади живого сечения скорость потока увеличивается, и наоборот.

 

Приведённое полное давление

 

В любой точке движущегося газа действует полное давление

pп = pст + pд ,

где   pст — статическое давление (см. с. 35);

pд = rv2/2динамическое давление, отражающее кинети­ческую энергию потока газа.

Однако величина полного давления pп не охватывает полную энергию точки движущегося газа, так как в ней не содержится давление по­ложе­ния точки rgz. Поэтому в качестве энергетической характери­сти­ки любой точки потока газа введём понятие приведённого полного давления (рис. 26):

pпр.п = rgz + pст + rv2/.

Первые два члена rgz + pст представляют собой потенциальную часть энер­гии, а последний rv2/2  — кинетическую.

 

 

 

 

Уравнение Бернулли для газа

 

Рассмотрим поток газа, проходящий по трубопроводу переменно­го се­че­ния (рис. 27). В первом сечении приведённое полное давление ра­вно pпр.п1. При прохождении по трубе часть pпр.п1 необратимо потеря­ется из-за проявле­ния сил внутреннего трения газа и во втором сечении энергетиче­ская хара­к­теристика уменьшится до pпр.п2 на величину потерь давле­ния Dpпот.

 

 

Уравнение Бeрнýлли для газа в простейшем виде записы­вается так:

 

pпр.п1 = pпр.п2+ Dpпот   ,

 

 

то есть это уравнение для двух сечений потока в направлении его движения, выраженное через приведённые полные давления и отражающее закон со­хра­нения энергии (часть энергии переходит в потери) при движении газа.

Уравнение Бeрнулли в традиционной записи получим, если в по­следнем ра­венстве раскроем значения приведённых полных давлений pпр.п1 и pпр.п2:

 

  .

 

Энергетический смысл уравнения  Бeрнулли для газа заключается в том, что оно отражает закон сохранения энергии, а геометрический  не рассматривается, так как величины в нём выражаются в единицах дав­ления (Па), а не на­пора (м).

 

Разность давлений и потери давления

 

Особенности терминов «разность давлений» и «поте­ри давле­ния» поясним на примерах.

Движение газа происходит только при наличии разности приве­дённых полных давлений

 Dpпр = pпр.п1 pпр.п2

 

от точки с бóльшим давлением pпр.п1 к точке с ме­ньшим pпр.п2. Например, это является условием работы систем естественной вентиляции зданий: для удаления воз­духа из помещения давление pпр.п внутри должно быть боль­ше, чем снару­жи.

Потери давления Dpпот отражают потерю полной энергии потока при движении газа. Например, чем длиннее воздуховод, меньше его про­ходное сечение, шероховатее его стенки, тем больше будут потери давления в системе вентиляции, что может ухудшить удаление несвежего воздуха из помещений. В покоящемся газе никаких потерь давле­ния нет.

При установившемся движении газа разность давлений равна потерям давления:

Dpпр = Dpпот,

 

что является уравнением Бернулли в простейшей записи (см. с. 42).

Таким образом, «разность давлений» является причиной движения газа, а «потери давления»следствием. При движении газа они чис­ленно равны. Измеряются они в одних и тех же единицах СИ — паскалях (Па).

 

Режимы движения газа

 

При проведении аэродинамического расчёта в первую очередь нужно выяснить, какой режим движения будет наблюдаться у данного потока газа.

Режимы движения газовых потоков де­лятся на два типа (так же, как в жи­дкостях):

1) ламинарный, спокойный, параллельноструйный, при малых ско­ростях;

2) турбулентный, вихреобразный, при больших скоростях.

Для выяснения типа режима нужно рассчитать число Рейнольдса Re и сравнить его с критическим Reкр для газа.

Число Рéйнольдса для газа  Re вычисляется по формуле:

Re =vdэ/n ,

где dэ эквивалентный диаметр трубопровода, воздуховода или канала (см. с. 40); dэ = d, если трубопровод круглого сечения.

Критическое число Рейнольдса для газа Reкр» 2000 .

Если Re Reкр, то режим ламинарный.

Если Re Reкр, то режим турбулентный.

На практике в подавляющем большинстве случаев наблюдается режим турбулентный: в вентиляционных каналах (воздуховодах), газопрово­дах, паропроводах, при ветре.

 

Газодинамика инженерных сетей

 

Инженерные сети вентиляции и отопления зданий рассчитываются по законам аэродинамики. При этом используется уравнение Бернулли для газа (см. с. 42), в котором фигурируют давления, а не напоры. Даже водяное отопление рассчитывается именно по давлениям, так как в нём имеет место изменение температуры жидкости и соответственно её плот­ности, поэтому при­менять величины напоров неудобно. Аэродинамиче­ский расчёт этих сетей сво­дится к определению действующей разности дав­лений Dpпр (вызы­вающей в них движение), потерь давления в них Dpпот, скоростей, расходов и геометрических размеров проходных сечений.

Расчёт ведётся по уравнению Бернулли так. Надо подобрать такие размеры трубопроводов, каналов и их проходных сечений (кото­рые созда­ют сопротивления потоку), чтобы скорости потоков были допу­сти­мыми, расходы удовлетворяли нормам и раз­ность давлений Dpпр была равна потерям давления в сети Dpпот, причём для запаса на­дёжности потери искусственно уве­личивают на 10 %. Поэ­то­му для ра­с­чёта инженер­ных сетей урав­нение Бер­нулли применяют в такой записи:

 

Dpпр = 1,1Dpпот,

 

и сеть окончательно должна удовлетворять этому равенству.

Определение разности давлений Dpпр будет рассмотрено ниже на при­мерах расчё­тов топки с дымовой трубой и водяного отопления с есте­ствен­ной цир­ку­ля­цией.

Потери давления Dpпот в трубопроводе, воздуховоде или газо­проводе можно найти по формуле Вéйсбаха для газа:

  ,

где z  — коэффициент гидравлического сопротивления, тот же, что и для жи­дкости (см. с. 21), только в случае некругло­го сечения надо использо­вать величину эквивалентного диаметра dэ вместо d.

Общие потери давления Dpпот складываются из суммы линей­ных Dpl и местных  Dpм потерь:

Dpпот = SDpl  SDpм   .

Для вычисления Dpl и Dpм применяется формула Вейсбаха для газа, в которой вместо z подставляют соответственно zl или zм (см. с. 23), а вместо d  —  dэ.

Например, при определении Dpl коэффициент линейного гид­равличе­ского сопротивления (величина безразмерная)

zl = l l/dэ    ,

где l — длина прямолинейного участка сети. Коэффициент гидрав­ли­че­ского трения l при турбулентном режиме (практически всегда в га­зо­вых потоках) определяется так:

,

где D — шероховатость стенок трубопровода или канала, мм. Например, вентиляционные короба из листовой стали имеют D = 0,1 мм, а воздухово­ды в кирпичной стене D = 4 мм.

Значения коэффициента местных гидравлических сопро­ти­в­лений zм принимаются по справочным данным для конкретных уча­стков дефор­мации потока (вход и выход из трубы, поворот, тройник и т.д.).

 

Расчёт систем с естественной тягой

 

Работа печных труб и вентиляционных систем зданий, удаляющих дым и несвежий воздух из помещений, основана на естественной тяге Dpе  — разности приведённых полных давлений внутри и снаружи, Па.

Естественная тяга Dpе (Па) находится по формуле

 

Dpe = gh(rн rв),

 

где h  — высота печной (дымовой) трубы или вентиляционной шахты;

rн  — плотность наружного (холодного) воздуха;

rв  — плотность внутреннего (тёплого) воздуха.

Рассмотрим пример расчёта топки (рис. 28). При горении топлива в топке тяга дымовой трубы способству­ет удалению газов. Тяга возникает из-за раз­ности температур: горячего воз­духа внутри топки tв° и холодного —снаружи tн°. Разные температуры соответствуют разным плотно­стям воздуха rв и rн. Из-за небольших скоростей v в таких системах ди­намиче­ское давление pд rv2/2 не учитывается. Тогда, подставляя в ура­вне­ние Бернулли для га­за приведённые полные давления для точек А и В, придём к формуле естественной тяги (см. выше) и определим Dpе.

Следующим шагом расчёта является нахождение общих потерь давления Dpпот (см. с. 44) и сравнение их с величиной тяги Dpе. Если достигнуто равенство

Dpе = 1,1Dpпот ,

то расчёт закончен, система будет работать нормально — удалять дым.

Если равенство не соблюдается, то нужно конструктивными мероприя­тиями изменить или тягу, или потери. Например, тягу можно увеличить двумя способами:

сделать выше трубу;

увеличить разницу температур (что не всегда возможно).

Потери давления будут меньше, если будет:

больше проходное сечение трубы;

короче путь прохождения удаляемых газов;

меньше поворотов и других местных сопротивлений;

меньше шероховатость стенок каналов.

Системы естественной вентиляции в зданиях по удалению несвежего во­здуха из помещений работают и рассчитываются точно по таким же прин­ци­пам.

 

Расчёт систем с естественной циркуляцией

 

На рис. 29 схематично изображена система водяного отопления — это типичная система с естественной циркуляцией. Стрелками показан кругово­рот воды. За счёт чего же она «крутится»?

При нагревании воды в водогрейном котле она становится горячей и при­обретает плотность rг, отличную от плотности холодной воды rх. Для расчёта таких систем упрощённо принимают, что температура и плотность резко изменяются только в центре нагревания (котле) и центре охлаждения (отопи­тельном приборе — радиаторе). Возникает естественное давле­ние Dpе — так принято называть разность приведённых полных давлений в котле и радиаторе, Па. Оно и приводит в движение воду в таких систе­мах, гоняя её по замкнутому кругу, — это называется естественной цир­куляцией.

Формула для естественного давления Dpе выводится, как и в пре­дыду­щем примере с топкой, с помощью уравнения Бернулли для газа:

Dpe = gh(rх rг),

где h — расстояние по высоте между центром нагревания и охлаждения.

После вычисления Dpe рассчитывают общие потери давления Dpпот при движении воды по трубопроводам циркуляционного кольца от точки В к А (см. рис. 29) с использованием формулы Вейсбаха (см. с. 44).

Если соблюдается равенство

Dpе = 1,1Dpпот,

 

то расчёт закончен, система будет работать нормально — обогревать поме­щение. Если же равенство не соблюдается, то необходимо корректировать или естественое давление, или потери. Как этого добиться — подумайте са­ми (по аналогии с топкой — см. с. 46).

 

Прикладная газодинамика

 

При возведении зданий строители сталкиваются с воздействием ветра — с так называемыми ветровыми нагрузками. Потоки воздуха обтекают здания, сооружения, строительные механизмы (краны и т.д.) и стремятся опрокинуть их. При ветре на поверхности домов возникают зоны повы­шенного и пониженного давления, что может привести к продавливанию ограждающей кон­струкции или к её отрыву. При сильных ветрах срывает крышу или отдельные её элементы. Перепад давлений с разных сторон дома приводит к сквознякам в помещениях через окна, балконные двери и даже через стены. Рассмотрим аэродинамическую суть этих явлений.

При обтекании здания воздушным потоком линии тока огибают его коробку, причём за зданием  в подветренной зоне образуется вихрь и область пониженного давления (рис. 30). В передней же наветренной части давление воздуха, наоборот, повышается.

Ветровое давление вычисляется по формуле

      ,

где  kв  — коэффициент изменения ветрового давления по высоте;

Cаэр  — аэродинамический коэффициент (безразмерный);

pд = rv2/2 — динамическое давление, Па;

r  » 1,22 кг/м3  — плотность воздуха, принимаемая в строительных расчётах;

v  — скорость ветра, м/с.

Коэффициент kв с увеличением высоты от поверхности земли возраста­ет обычно с 0,4 до 1,5 (ветер с высотой усиливается). В первом приближе­нии его можно принимать kв » 1 .

Аэродинамический коэффициент Cаэр в общем случае является функцией формы обтекаемого тела и числа Рейнольдса. Он характеризует условия обтекания здания в зависимости от его конфигурации в плане и разрезе и ориентации по отношению к господствующему направлению вет­ров. В строительных расчётах его принимают в виде констант.

Аэродинамический коэффициент Cаэр имеет значения между 1 и 0 (по аб­солютной величине).Например, для на­ветренной (фронтальной) стены дома Cаэр = +0,8 , а с противоположной (подветренной) стороны дома коэффициент Cаэр = –0,6 (рис. 31). Знак «минус» указывает, что дав­ление ветра направлено от стены, то есть ветер стремится оторвать конструкцию от здания. Знак «плюс» — давление направлено к стене.

Для выяснения картины распределения ветрового давления pветр по поверхности здания строят эпюры давления (см. рис. 31). Их ординаты вычис­ля­ются по формуле ветрового давления. Значения динамического давления pд принимаются в готовом виде по нормативной литературе для рассмат­ри­ваемого географического района строительства или же pд вычисляется по скорости ветра v из наблюдений метеорологов, если район малоизучен. Реальные эпюры ветрового давления pветр имеют криволинейное очерта­ние, од­нако в строительных расчётах применяют упрощённо прямоуголь­ные эпю­ры (см. рис. 31).

 

 

Фильтрация газа

 

Фильтрация газа, то есть его движение через пористые среды, в об­ласти строительства имеет особое значение для ограждающих конструк­ций зданий: стен, покрытий.

Зимой холодный воздух проникает в помещения через поры и микро­трещины стен, через щели окон, балконных дверей — происходит так назы­ваемая инфильтрация воздуха, порождающая сквозняки и понижение температуры. Поэтому проницаемость ограждающих конструкций зданий ограничивается строительными нормами.

Для расчёта скорости фильтрации газа используется закон Дарсú :

,

где   ko — проницаемость пористой среды, м2;

m — динамическая вязкость газа, Па·с;

Dpпр — разность приведённых полных давлений, вызывающая движение газа, Па;

l — длина пути фильтрации, м.

Закон Дарси в этой записи для газа применяется во всех областях тех­ники. Однако в строительстве для расчётов фильтрации воздуха через ограж­дающие конструкции зданий этот закон применяют в другом виде

,

где  r — плотность воздуха, кг/м3;

Ru      сопротивление воздухопроницаемости строительного материала, м2· ч· Па/кг (принимается по строительным нормам для соответствую­щей толщины материала d);

n = 1 — для стен и покрытий (ламинарный режим фильтрации);

n = 2/3 — для окон и балконных дверей (турбулентный режим).

Таким образом закон Дарси позволяет вычислять расход газа (воздуха) Q = vфw, проходящего через конструкцию толщиной l (или d) с площадью поперечного сечения w.

 

 

 

 

 

 

 

Буквенные обозначения с предметным указателем

 

r

-

плотность, кг/м3  (с. 6, 34, 54)

m

-

масса, кг  (с. 6)

V

-

объём, м3  (с. 6)

g

-

удельный вес, Н/м3  (с. 6, 35)

G

-

вес (сила тяжести), Н  (с. 6)

g

-

ускорение свободного падения, м/с2  (с. 6, 54)

m

-

вязкость динамическая, Па·с  (с. 7, 35)

n

-

вязкость кинематическая, м2  (с. 7, 35, 54)

Fп

-

подъёмная (архимедова) сила, Н  (с. 11)

h

-

глубина (высота), м  (с. 8)

p

-

давление полное (гидростатическое), Па  (с. 7)

po

-

давление внешнее, Па  (с. 7)

pж

-

давление веса столба жидкости, Па  (с. 7)

pатм

-

давление атмосферное, Па  (с. 8, 54)

pизб

-

давление избыточное, Па  (с. 8)

pман

-

давление манометрическое, Па  (с. 8)

H

-

напор гидростатический , м  (с. 11)

H

-

напор гидродинамический , м  (с. 15)

z

-

напор (высота) геометрический, м  (с. 11)

hp

-

напор (высота) пьезометрический, м  (с. 11)

hv

-

напор  скоростной, м  (с. 15)

w

-

площадь живого сечения, м2  (с. 13)

q, Q

-

расход потока, м3  (с. 13)

v

-

скорость потока средняя, м/с  (с. 13)

c

-

смоченный периметр , м  (с. 14)

R

-

гидравлический радиус , м  (с. 14)

d

-

диаметр внутренний, м  (с. 21, 26, 43)

Re

-

число Рéйнольдса (безразмерное)  (с. 21, 43)

Reкр

-

число Рéйнольдса критическое (безразмерное)  (с. 21, 43)

DH

-

потери напора (разность напоров), м  (с. 17, 21)

hl

-

потери напора линейные, м  (с. 22)

hм

-

потери напора местные, м  (с. 23)

z

-

коэффициент гидравлического сопротивления (безразмерный)  (с. 21)

zl

-

коэффициент линейного гидравлического сопротивления (без­размер­ный)  (с. 23)

zм

-

коэффициент местного гидравлического сопротивления (без­раз­мер­ный)  (с. 23)

l

-

коэффициент гидравлического трения (безразмерный) (с. 23)

D

-

абсолютная шероховатость стенок труб, мм  (с. 23)

l

-

длина потока, м  (с. 23)

i

-

уклон гидравлический (безразмерный)  (с. 23)

iгеом

-

уклон геометрический (безразмерный)  (с. 25)

vзв

-

скорость звука, м/с  (с. 24)

mo

-

коэффициент расхода (безразмерный)  (с. 25)

C

-

коэффициент Шезú  (с. 26)

n

-

коэффициент шероховатости (безразмерный)  (с. 26)

vф

-

скорость фильтрации, м/сут  (с. 29, 50)

kф

-

коэффициент фильтрации, м/сут  (с. 29, 30)

Hе

-

напор (естественная мощность) грунтовых вод, м  (с. 30)

Hт

-

напор воды в траншее, м  (с. 30)

Hк

-

напор воды в котловане, м  (с. 32)

Lt

-

зона влияния откачки, м  (с. 31)

Rt

-

радиус влияния откачки, м  (с. 32)

rк

-

радиус котлована, м  (с. 32)

mв

-

коэффициент водоотдачи грунта (безразмерный)  (с. 29, 30)

T

-

температура абсолютная по Кельвину, K  (с. 34)

-

температура по Цельсию, °C  (с. 34)

Rг

-

газовая постоянная для воздуха, Дж/кг· K   (с. 34, 54)

pст

-

статическое давление, Па (с. 35)

pпр.ст

-

приведённое статическое давление, Па (с. 39)

pп

-

полное давление (движущегося газа), Па (с. 41)

pд

-

динамическое давление, Па (с. 41)

pпр.п

-

приведённое полное давление, Па (с. 41)

Dpпр.п

-

разность приведённых полных давлений, Па (с. 43)

Dpпот

-

потери давления (общие), Па   (с. 44)

Dpl

-

потери давления линейные, Па   (с. 44)

Dpм

-

потери давления местные, Па   (с. 44)

dэ

-

диаметр эквивалентный, м   (с. 40)

Dpе

-

естественная тяга, Па (с. 45)

Dpе

-

естественное давление, Па (с. 47)

pветр

-

давление ветровое, Па   (с. 48)

kв

-

коэффициент ветрового давления (безразмерный)  (с. 48)

Cаэр

-

коэффициент аэродинамический (безразмерный)   (с. 48, 49)

ko

-

проницаемость, м2 (с. 50)

Ru

-

сопротивление воздухопроницаемости, м2· ч· Па/кг (с. 50)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Справочные данные

 

 

ПЛОТНОСТЬ r  И ВЯЗКОСТЬ n  ВОДЫ

 

t, °C

+10

+20

+30

+40

+50

r , кг/м3

999,73

998,23

995,67

992,24

988,07

n , см2

0,01306

0,01006

0,00805

0,00659

0,00556

 

 

 

НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ

 

Ускорение свободного падения  g = 9,80665 » 10 м/с2.

Давление атмосферное (на уровне моря) pатм = 101325 Па  » 100000 Па.

Газовая постоянная для воздуха Rг = 287 Дж/кг· K.

 

 

Размерности величин в различных системах измерения

 

Величина

СИ

Перевод в другие единицы

Длина

м

1 м = 100 см = 1000 мм

Площадь

м2

1 м2 = 104 см2 = 106 мм2

Объём

м3

1 м3 = 106 см3 = 1000 л

Масса

кг

1 кг = 1000 г

Сила, вес

Н

10 Н » 1 кгс = 10-3 тс

Плотность

кг/м3

1000 кг/м3 = 1 г/см3

Удельный вес

Н/м3

104 Н/м3 = 1 тс/м3

Вязкость кинематическая

м2

1 м2/с = 104 см2

Давление

Па = =Н/м2

100000 Па  » 1 ат = 1 кгс/см2 =

=10 м вод.ст. = 760 мм рт.ст.

 

 

 

 

 


Вернуться к списку