HYDRAULIK Grundläggande ekvationer III

HYDRAULIK Grundläggande ekvationer III Rolf Larsson, Tekn Vattenresurslära För VVR145, 3 mars, 2014

NASA/ Astronaut Photography of Earth - Quick View VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 2

Innehåll 1. Pitotrör (tillämpning B.E.) 2. Avbördning (tillämpning B.E.) 3. Ångtryck o kavitation 4. Pumpar o turbiner i E.E. 5. Energilinje och trycklinje 6. Exempel VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 3

1. Pitotrör (tillämpning B.E.) VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 4

Pitotrör på flygplansvinge VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 5

Pitotrör (tillämpning B.E.) Ett pitotrör mäter totala energihöjden H i ett flöde. H = z 0 + p 0 ρg + V 2 0 2g = const Punkten S kallas för stagnationspunkt. Där gäller: Hastigheten Vs = 0 p s (stagnationstryck) = p 0 2 + V 0 ρg 2g Ett pitot/static tube kan användas för att mäta hastighet ex flygplan. VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 6

2. Avbördning (tillämpning B.E.) i) Avbördning genom liten öppning Pkt 2 = Vena contracta (atmosfärstryck) Pkt 2 = Vena contracta (atmosfärstryck) C C = korrektion pga kontraktion Fig. 5.4 B.E. V 2 = (2 g H) ½ ; Q = C C C V A V 2 C V = korrektion pga C C = energiförlust korrektion pga kontraktion A = area i själva C V = utlopppet korrektion pga energiförlust A = area i själva utlopppet VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 7

i) Avbördning genom liten öppning, forts. KORREKTIONSFAKTOR för olika utformade utlopp C D = C C C V C C = korrektion pga kontraktion C V = korrektion pga energiförlust Fig. 5.5 VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 8

i) Avbördning genom stor öppning Fig. 5.9 Q = V A och B.E. Q = b H 2 2gh dh = 2 3 b 2g H 3/2 3/2 2 H1 H 1 Ovanstående är teoretiskt värde. Empiri Q verkl = C D Qteori VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 9

3. Ångtryck o kavitation En vätska avdunstar spontant och bildar gas. Avdunstad gas utövar eget partialtryck, ångtryck. Om vätska och gas är i jämvikt så erhålls mättat ångtryck (saturated vapour pressure). Det mättade ångtrycket ökar med ökande temperatur. Kokning inträffar när omgivande tryck = mättat ångtryck. VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 10

Saturation vapour pressure vs. temperature VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 11

Kavitation Kavitation är det fenomen som uppstår när en vätska kokar pga att den passerar ett område med så lågt tryck att det är lika med det mättade ångtrycket. Kurvorna A, B, C representerar ökande flöde Q VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 12

Kavitation kan leda till allvarliga skador på ledningar och t.ex. pumpar. Kritiska tryckförhållanden för kavitation är för absoluta tryck respektive relative tryck p p crit vapor ( ) abs pcrit p p atm vapor ( ) rel ( ) VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 13

VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 14

4. Pumpar o turbiner i E.E. Pumpar och turbiner är maskiner som kan tillföra respektive ta ut energy från ett flödessystem. Storleken på den effekt (P) som teoretiskt tillförs/tas ut beräknas som P = ρ g Q H P = effect (W) Q = flöde (m 3 /s) H = energi i meter vattenpelare Den verkliga effekten påverkas av verkningsgraden η VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 15

Typisk verkningsgrad för olika turbintyper VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 16

5. Energilinje och trycklinje VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 19

6. Exempel VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 23

I21: Calculate the flow rate through this pipeline VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 24

I27: If cavitation is observed in the 50 mm section, what is the flowrate? Barometric pressure is 100 kpa. VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 25

I22: Calculate the pump power. A B Z VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 26

TACK FÖR IDAG! VVR015 Hydraulik/ Grundläggande begrepp I 21 feb 2014 / 27