Файл: Фонарев, А. Л. Гидромеханизация и гидротранспорт рыбы.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 37
Скачиваний: 0
ы* — резинотканевые рукава
®0 — стальные трубы
®— брезентовые шланги
о о ® а ® _ водокилечная смесь
•— водосалачная смесь
° • ® В* 0.100м
0В=0/005н
®В*0.0575м
9 В =00500м
Рис. 5. Экспериментальные кривые i(v, k) для рыб одного биоло гического вида
ловине тела образуют 'пилообразный гребень. И именно поэтому при прочих равных условиях (£>==const, и = const, A=const) гидравлическое сопротивление смеси из воды и атлантической ставриды должно быть больше,
же™я)ЛК>б° И |ВОДОсельд'евой смеси (см. рис. 3, 5 ГТрило-
19
И еще об одном экспериментальном факте. Во время опытов с брезентовым шлангом диаметром 200 мм на блюдалась его вибрация. Она, очевидно, связана с непо стоянством его диаметра по длине и наличием неболь ших изгибов по оси.
Глава II
ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА
ГИДРОТРАНСПОРТА РЫБЫ
А. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ НАПОРНЫЙ ГИДРОТРАНСПОРТ РЫБЫ
Скольжение фаз у водорыбных смесей
Пусть в горизонтальной стальной цилиндрической тру бе водорыбный поток совершает установившееся равно мерное движение. На слой рыбы, расположенный в ниж ней его части между 1 и 2 сечениями, действуют следую щие силы (рис. 6): гидродинамического сопротивления, сила давления и сила трения скольжения слоя рыбы о стенку трубопровода. Из условия равновесия этой си стемы сил определим скорость движения твердого слоя.
Рис. 6. Схема горизонтального водорыбного потока
Приближенно силу гидродинамического сопротивле ния слоя рыбы можно определить по потерянному давле нию жидкости в трубе радиусом г0. Если пренебречь вза имным влиянием верхней и нижней -частей потока и пред положить, что нижняя стенка этой трубы гидравлически
20
гладкая (за счет ламинаризирующего действия твердого компонента), то можно написать [9] уравнение:
X = |
ar -L -0 ,1 5 8 ' |
(н о-н 1П) гй.со0Т , |
|
(IU) |
|||
где о, v — |
/ |
кг ■сек2 |
\ |
и вязкостьI |
/ |
ж2 |
\ |
плотностьI |
-------- ;------- I |
\ |
-------- |
/ |
|||
у |
\ |
ж4 |
) |
|
сек |
> |
|
|
транспортирующей жидкости; |
|
|
|
|||
£>и — диаметр трубы (рис. 6), ж; |
|
|
|
||||
соа — |
ее площадь, ж2; |
|
|
|
|
|
|
I — |
расстояние между сечениями, ж; |
|
|
|
|||
по — расходная скорость воды, м/сек\ |
|
|
|
||||
vm — |
скорость движения слоя рыбы, м/сек; |
|
|||||
at — |
коэффициент (а !> 1 ). |
Объемная истинная |
|||||
Преобразуем уравнение (II. 1). |
|||||||
концентрация гидросмеси равна: |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
(П.2) |
|
где fid — толщина слоя рыбы, ж;
20о — угол охвата твердого компонента; г — радиус трубопровода, ж.
Решая квадратное уравнение (11.2), находим:
При 0 о = —— получаем
£>*=£>■ (-1-2*) V»;
соо=со •(1—2k). |
(П.З) |
Так как фактическая площадь контакта между жидко стью и рьгбой больше, чем это следует из уравнения (II. 1), принимаем
a i= 2 .
Таким образом, в окончательном виде уравнение (II.1) запишется так:
о •v‘/> •П — 2kYh
* = 0 , 1 5 8 - ------—> ( п о ( П . 4 )
21
Сила, вызванная перепадом давления на торцах твер дого компонента с учетом стеснения жидкости [9], при ближенно равна:
.Р— 0,158 |
b |
Q-v'U |
■ |
■k ■© •l, (II.5) |
(1—ь у ы |
~ ]W |
|
|
|
где D — диаметр трубопровода, м; |
|
|
||
b — коэффициент (6 = 0,90 при /г^г0,20); |
||||
k — действительная или |
истинная |
объемная кон |
||
центрация |
гидросмеси. |
|
|
|
Сила |
трения |
скольжения |
рыбы о станку трубопровода |
|
имеет вид [9]: |
|
|
||
|
|
Т= |
|
(II.6) |
где |
fm — |
коэффициент |
трения |
скольжения поверх |
|
|
ностей тел [9]; |
|
|
Ау—ут— y&i кг/м3;
у0, уm — удельные веса жидкости и рыбы, кг/м3. Из равенства сопоставляемых сил (II.4), (П-5), (II.6) получаем
0,1У [t1- 2*1*-0- ^ ),Л+
+ (!—*)>/. ] =1 |
(П.7) |
Введем обозначения:
0 , 1 5 8 - е (1—2kyi> Ds,“ Ay-k
(П.8)
0,158q -v'/-'-6
^D5'*. (1—k)*1’ - Ay
и тогда
|
и07М Л -(1 - < ) '/ < + Б] = f ,n, |
(П.9) |
где vm= |
----- коэффициент скольжения |
фаз гидро |
смеси.
Чтобы решить уравнение (II.9), необходимо знать за кон изменения коэффициента трения поверхностей тел от
22
скорости скольжения рыбы. Как установлено ранее [9], [24], у'сельдевых рыб mo vm fm изменяется в узком диапа зоне (0 ^ о то^ 0 ,4 ) м/сек, а далее при увеличении скоро сти скольжения рыбы 'коэффициент трения 'поверхностей тел сохраняет свою величину неизменной. В этой связи для исследования уравнения (II.9) в наиболее интерес
ном диапазоне изменения fm (0 ,l^ o m^ 0 ,4 ) |
м/сек зави |
симость fm{vm) представим следующим образом: |
|
0,042 |
(II.10а) |
fm.— |
|
Vm
где 0,042 — эмпиричеокий коэффициент, [0,042] = [от ] =
[м/сек.]
три от > 0 ,4 м/сек. |
|
|
|
|
/m =0,10=const, |
(II.106) |
|
а если vm= 0 м/сек, то коэффициент трения покоя |
|||
|
fm= fn = 1,0. |
|
(П.Юв) |
В связи с этим уравнение (11.9) будет иметь следую |
|||
щий вид: |
|
|
|
а) |
(0 ,1 ^ о т ^ 0 ,4 ) м/сек |
|
|
|
— |
О 042 |
(11.1 1 а) |
|
vv, . М (1 - Vm)'U+ в ] = |
; |
|
б) |
от > 0 ,4 м/сек |
Vm‘ Vq |
|
|
|
||
|
v7b- [А ■(1—vmy!'-\-B] = 0,10 ==const; |
(11.116) |
|
в) |
vm— 0 м/сек |
|
|
|
v 'b -(A + B )= fn= |
1,0, |
(Н.Пв) |
где fn — коэффициент трения покоя рыбы.
Из этого видно, что (11.11) представляют собой ал гебраические уравнения с двумя -или одним неизвестным (II.Ыв). Производная от коэффициента скольжения слоя рыбы то расходной скорости транспортирующей жидко сти равна:
а) (0,1 |
0,4) м/сек |
23
7 |
|
— |
0 042 |
|
- L .v^ .[ A { l - v mY " + B ] ^ ^ - |
|
|||
_ ________________ |
________Vm~VQ2 |
(II.12а) |
||
vv° = |
„ |
- |
s3, 0,042 |
|
7 „ |
|
|||
--------om) !' - |
— |
V2 -Vo |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
6) om> 0 ,4 м/сек |
|
|
|
|
uv° — 1—Vm |
в |
Vo- (l —От)1'1 |
(II.126) |
|
Vo |
A |
|
||
Проведем анализ зависимости vm(v0). При больших |
||||
скоростях скольжения рыбы |
(от > 0 ,4 м!сек —-величи |
|||
на положительная. Поэтому при увеличении v0коэффици
ент скольжения фаз возрастает. Характер изменения vmпо иа в значительной мере -зависит от концентрации гидро смеси, которая значительно влияет на коэффициент А (II.8). В связи с этим, при (прочих равных условиях, с ро
стом концентрации гидросмеси v™ увеличивается. Ины
ми словами, при увеличении k влияние v0 на vm усили вается.
Когда слой |
рыбы |
скользит с малыми -скоростями |
|
(0 ,l^ s m< 0 ,4 ) |
м/сек, знак производной определяется |
||
величиною ее знаменателя (II.12а). Если |
|||
7 |
- |
, |
0,042 |
-------A -v‘“ {\—vm) !*----- ;---------- < 0 , |
|||
4 |
|
|
о2т-Vo |
то при увеличении расходной скорое™ жидкости vm и величина -скорости скольжения -слоя рыбы уменьшаются. Очевидно, это имеет место при больших -концентрациях гидросмеси. При малых k производная не только изменя ет свой знак, но и обращается в бесконечность. Таким образом, в -одном и том же диапазоне изменения v0функ ция либо убывает, либо возрастает; при критическом зна ч а т »! коэффициента -скольжения фаз скорость гидро транспорта рыбы достигает минимального значения.
Начальная расходная скорость жидкости -связана с троганием слоя рыбы с места, т. е. с началом его гидро
24