Proudění vody v potrubí. Martin Šimek



Podobné dokumenty
ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

CVIČENÍ č. 11 ZTRÁTY PŘI PROUDĚNÍ POTRUBÍM

Václav Uruba home.zcu.cz/~uruba ZČU FSt, KKE Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i., ČVUT v Praze, FS, UK MFF

Proudění Sborník článků z on-line pokračujícího zdroje Transformační technologie.

1141 HYA (Hydraulika)

Proudění s volnou hladinou (tj. v otevřených korytech)

38. VZNIK TLAKOVÉ ZTRÁTY PŘI PROUDĚNÍ TEKUTINY Jiří Škorpík

Třecí ztráty při proudění v potrubí

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice. - laminární tok -

PŘÍKLADY Z HYDRODYNAMIKY Poznámka: Za gravitační zrychlení je ve všech příkladech dosazována přibližná hodnota 10 m.s -2.

Univerzita obrany. Měření součinitele tření potrubí K-216. Laboratorní cvičení z předmětu HYDROMECHANIKA. Protokol obsahuje 14 listů

Mechanika tekutin. Hydrostatika Hydrodynamika

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Hydromechanické procesy Obtékání těles

Teoretické otázky z hydromechaniky

U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. ! t 2 :! Stacionární děj, bez vnitřního zdroje, se zanedbatelnou viskózní disipací

Krevní oběh. Helena Uhrová

Pokud proudění splňuje všechny výše vypsané atributy, lze o něm prohlásit, že je turbulentní (atributy je třeba znát).

Základy hydrauliky vodních toků

Hydraulika a hydrologie

PROCESY V TECHNICE BUDOV cvičení 3, 4

Otázky pro Státní závěrečné zkoušky

Únik plynu plným průřezem potrubí

Průtoky. Q t Proteklé množství O (m 3 ) objem vody, který proteče průtočným profilem daným průtokem za delší čas (den, měsíc, rok)

125ESB 1-B Energetické systémy budov

6. Mechanika kapalin a plynů

Anemometrie - žhavené senzory

Dimenzování teplovodních otopných soustav

OPTIMALIZACE HYDRAULICKÉ ČÁSTI CHLAZENÍ HORKOVZDUŠNÉHO ŠOUPÁTKA

TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1

Tlak v kapalinách a plynech Vztlaková síla Prodění kapalin a plynů

Termomechanika 11. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Aproximativní analytické řešení jednorozměrného proudění newtonské kapaliny

Senzory průtoku tekutin

PROUDĚNÍ KAPALIN A PLYNŮ, BERNOULLIHO ROVNICE, REÁLNÁ TEKUTINA

Míchání a homogenizace směsí Míchání je hydrodynamický proces, při kterém je různými způsoby vyvoláván vzájemný pohyb částic míchaného materiálu.

(režimy proudění, průběh hladin) Proudění s volnou hladinou II

Úvodní list. Prezentace pro interaktivní tabuli, pro projekci pomůcka pro výklad

Návrh trubkového zahřívače kapalina - kapalina (protiproudové uspořádání) Postup výpočtu

PROJEKT - vzduchotechnika. 4. Návrh potrubní sítě. Ing. Vladimír Zmrhal, Ph.D. Organizace:

Posouzení vlivu vnitřních svalků na průchodnost přivaděče zhotoveného z polyetylénových trub.

1141 HYA (Hydraulika)

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 2

1/73 Tepelné sítě - hydraulické výpočty

(Aplikace pro mosty, propustky) K141 HYAR Hydraulika objektů na vodních tocích

3. Potrubní systémy pro dopravu energie

Úvod. K141 HYAR Úvod 0

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. Seminář z PHTH. 3. ročník. Fakulta strojní ČVUT v Praze

Mechanika tekutin je nauka o rovnováze a makroskopickém pohybu tekutin a o jejich působení na tělesa do ní ponořená či jí obtékaná.

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Termomechanika 10. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

5. Cvičení. Napětí v základové půdě

Stanovení požární odolnosti. Přestup tepla do konstrukce v ČSN EN

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Turbulence

2. DOPRAVA KAPALIN. h v. h s. Obr. 2.1 Doprava kapalin čerpadlem h S sací výška čerpadla, h V výtlačná výška čerpadla 2.1 HYDROSTATICKÁ ČERPADLA

PROCESY V TECHNICE BUDOV 11

DOPRAVNÍ STAVBY KAPITOLA 10 ÚPRAVY VODNÍCH TOKŮ, OBJEKTY NA VODNÍCH CESTÁCH

Projekt 1 malé vodní nádrže 4. cvičení

Výsledný tvar obecné B rce je ve žlutém rámečku

5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6.

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

Síla, vzájemné silové působení těles

p gh Hladinové (rovňové) plochy Tlak v kapalině, na niž působí pouze gravitační síla země

Komponenta Vzorce a popis symbol propojení Hydraulický válec jednočinný. d: A: F s: p provoz.: v: Q přítok: s: t: zjednodušeně:

1141 HYA (Hydraulika)

Typy akumulátorů. Akumulace tepla. Typy akumulátorů. Typy akumulátorů. Typy akumulátorů. Akumulace tepla ve vratné větvi tepelné sítě

Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Inovace magisterského studijního programu Fakulty ekonomiky a managementu

Mechanika kapalin a plynů

Tlumení energie 7. PŘEDNÁŠKA. BS053 Rybníky a účelové nádrže

Termomechanika 6. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Ermeto Originál Trubky/Trubkové ohyby

Návrh deskového výměníku sirup chladicí voda (protiproudové uspořádání)

Tepelná technika. Teorie tepelného zpracování Doc. Ing. Karel Daďourek, CSc Technická univerzita v Liberci 2007

102FYZB-Termomechanika

Vybrané technologie povrchových úprav. Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

Protokol pomocných výpočtů

2302R007 Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení Specializace: - Rok obhajoby: Anotace

Senzory průtoku tekutin

VH-atelier, spol. s r.o. PROJEKTOVÁ A INŽENÝRSKÁ ČINNOST Lidická 81, Brno INGAS, s.r.o. Marie Hőbnerové 58, Brno

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. = (pascal) tlak je skalár!!! F p = =

Protlačování. Hydraulické protlačování

3 Ztráty tlaku při proudění tekutin v přímém potrubí a v místních odporech

Teorie měření a regulace

Vytápění budov Otopné soustavy

Systém větrání využívající Coanda efekt

Hydrodynamika. Archimédův zákon Proudění tekutin Obtékání těles

Proudění ideální kapaliny

Ilustrační animace slon a pírko

PŘÍRODĚ BLÍZKÁ POP A REVITALIZACE ÚDOLNÍ NIVY HLAVNÍCH BRNĚNSKÝCH TOKŮ 2.část

MĚŘENÍ A MODELOVÁNÍ DYNAMICKÝCH DĚJŮ V PRUŽNÉM POTRUBÍ. Soušková H., Grobelný D.,Plešivčák P.

VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení

ZÁKLADY STAVEBNÍ FYZIKY

Základy vakuové techniky

Dynamická viskozita oleje (Pa.s) Souřadný systém (proč)?

HYDRAULICKÉ JEVY NA JEZECH

VÝSLEDKY OVĚŘOVÁNÍ ZEMNÍHO MASIVU JAKO ZDROJE ENERGIE PRO TEPELNÁ ČERPADLA. Technická fakulta České zemědělské univerzity v Praze

Ideální kapalina. Tekutiny ve farmaceutickém průmyslu. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. » Kapaliny. » Plyny

HYDROTECHNICKÝ VÝPOČET

Transkript:

Proudění vody v potrubí Martin Šimek

Zadání problému Umělá vlna pro surfing Dosavadní řešení pomocí čerpadel Sestrojení modelu pro přívod vody z řeky Vyčíslení tohoto modelu Zhodnocení výsledků

Návrh systému Voda je přiváděna potrubím z řeky až k profilu vlny Před samotným profilem se potrubí větví Přívodní roura Tok vody otevřeným korytem Rozvětvení 3

Teoretické podklady 1 Voda je vazká nestlačitelná kapalina s konstantní teplotou Zákon zachování hmotnosti A 1 v 1 = A v Zákon zachování v objemovém tvaru A 1 v 1 A v A 1 v 1 = A v = konst. 4

Teoretické podklady Celková energie proudící kapaliny E=E p E s E k U Zákon zachování energie, tlaková energie (N/m ) y 1 g p 1 v 1 = y g p v Zákon zachování energie, měrná energie (J/kg) y 1 g p 1 v 1 = y g p v 5

Teoretické podklady 3 Druh proudění turbulentní a) laminární b) turbulentní Reynoldsovo číslo (Re), pro turbulentní proudění Re= v d 17 C =1,0886 10 6 Kinematická vazkost vody 6

Teoretické podklady 4 Tření při proudění, Weisbachův vztah e z = p z = l d Součinitel třecích ztrát λ závisí na k/d a Re, kde k je absolutní drsnost stěn. Pro novou ocel k = 0,0001 m. Hodnoty součinitelů jsou dány pro určité rychlosti analyticky pro jiné výčtem hodnot v podobě Moodyho diagramu. v 7

Teoretické podklady 5 Moodyho diagram 8

Teoretické podklady 6 Místní energetické ztráty e z = v Hydraulický průměr ekvivalentní náhrada průměru pro nekruhové průřezy d h =4 A o Kde A je průřez a o je smočený obvod 9

Konstrukce 1 Požadovaná rychlost 3 km/h, požadovaná tloušťka vodní vrstvy 8 cm, šířku profilu vlny volíme 3, m. q 0 =8,88[m/s] 0,08[m] 3,[m]=,73[m 3 /s] Počet trubek na kraji profilu volíme 3 a dle zákona zachování dostáváme q 0 8,88 = 3 d 0 4 Což odpovídá průměru jedné trubky 0,1 m a přesně vyplní šířku profilu vlny. 10

Konstrukce Rozvedení vody na trubky pomocí rozvětvení potrubí, binární strom. Proto 3 trubek. V celém rozvětvení chceme zachovat stejnou rychlost d n = d n 1 d n =d n 1 11

Konstrukce 3 Modré úseky modelujeme pouze s délkovou ztrátou. Červený úsek s délkovou ztrátou a místní ztrátou. Pro zelené použijeme přepočet pro hydraulický průměr. Žluté odvodíme pomocí délkové ztráty a plynulého přechodu hydraulického průměru ne však skutečného průřezu ten je konstantní. Změnu směru do 10 zanedbáváme. 1

Konstrukce 4 Model rozdvojení x e = z x 1 x e z = x 1 d l d l l n d l l d v = l n d v = l n d d l =l d v [ ln l ] x x 1 x v x 1 l n d l l l n x 1 =d n d l x 1 =d n n 1 d 13

Vyčíslení 1 Parametry a vyčíslení ztrát na úsecích s kruhovým průřezem. počet stupeň rovný úsek d[m] l[m] Re k/d λ e z [J/kg] e zc [J/kg] 3 0 0,1 0, 8,16E+05 1,00E-03 1,90E-0 1,5 47,94 16 1 0,14 0,8 1,15E+06 7,07E-04 1,70E-0 3,79 60,67 8 0, 0,8 1,63E+06 5,00E-04 1,65E-0,6 0,8 4 3 0,8 1,5,31E+06 3,54E-04 1,40E-0,93 11,71 4 0,4 3,5 3,6E+06,50E-04 1,35E-0 4,66 9,31 1 5 0,57 10 4,61E+06 1,77E-04 1,30E-0 9,06 9,06 14

Vyčíslení Rozměry a ztráty na úsecích se změnou hydraulického průřezu počet stupeň změna průřezu d[m] l[m] x 1 x λ e z [J/kg] e zc [J/kg] 3 0 0,01 0, 1,7E+00 1,47E+00 1,95E-0 1,65 5,89 16 1 0,0 0,4,54E+00,94E+00 1,80E-0,16 34,5 8 0,03 0,8 5,09E+00 5,89E+00 1,68E-0,84,71 4 3 0,04 1 6,36E+00 7,36E+00 1,50E-0,5 8,99 4 0,05 1,7E+01 1,47E+01 1,38E-0,91 5,83 15

Vyčíslení 3 Rozměry a ztráty na úsecích s přepaženou rourou počet stupeň přepažená roura d[m] l[m] Re k/d λ e z [J/kg] e zc [J/kg] 3 0 0,09 0, 7,05E+05 1,16E-03,00E-0 1,83 58,4 16 1 0,1 0,4 9,97E+05 8,18E-04 1,90E-0,45 39,3 8 0,17 0,8 1,41E+06 5,79E-04 1,70E-0 3,1 4,8 4 3 0,4 1 1,99E+06 4,09E-04 1,60E-0,58 10,3 4 0,35,8E+06,89E-04 1,40E-0 3,19 6,39 16

Vyčíslení 4 Celková energetická ztráta až za místo zúžení je 463,37 J/kg což odpovídá 43,18 m vodního sloupce. Samotné zúžení produkuje zanedbatelnou ztrátu a to jak v místních ztrátách tak v délkových. Za ním následuje roura o průměru d = m s rychlostí v = 3, m/s. h Její délka l= 0 sin v d g Hodnota h 0 = 43,18 + v 0 /(g). α sklon řeky. 17

Získané výsledky Pro sklon řeky 1%je potřeba potrubí o délce 6733 m, překoná 67,33 m výšky kvůli dosažení požadované koncové rychlosti, kompenzaci ztrát v rozvětvení a ztrát samo v sobě. 500 450 400 mechanická en. [J/kg] 350 300 50 00 150 100 50 0 0 5 10 15 0 5 30 35 vzdálenost od konce systému [m] 18

Závěr Studie ukázala, že projekt by měl nerealizovatelné rozměry. Má velice malou účinnost. Voda pojme obrovské množství energie. Proudění ve vysokých rychlostech disponuje velkými ztrátami. Model lze přirovnat k modelu gravitačního vodovodu nebo náhonu vodní elektrárny. 19

Zdroje informací Prof. Ing. Jan Ježek, DrSc., Ing. Blanka Váradiová, CSc., Ing. Josef Adamec, CSc., Mechanika Tekutin, dotisk třetího přepracovaného vydání, 000, Ediční středisko ZČU. Doc. Ing. Ondřej Debreczeni, CSc., Hydromechanika, učební texty/pdf/online, citováno 6. ledna 009 http://hydraulika.fsv.cvut.cz/hydraulika/predmety/ Hya/ke_stazeni/cviceni/laboratore/tabulky.pdf 0