Вопрос: Какая сила вызывает потери напора при повороте трубопровода?
Выберите один ответ:
a. Инерции
b. Тяжести
c. Архимеда
d. Трения
Решение:
Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять, какие силы действуют на жидкость при её движении по трубопроводу, особенно при изменении направления движения.
1. Потери напора в трубопроводах:
Потери напора в трубопроводах делятся на два основных типа:
- Линейные потери (потери на трение по длине): Вызваны силами трения между движущейся жидкостью и стенками трубопровода, а также внутренним трением между слоями жидкости (вязкостью). Эти потери зависят от длины трубопровода, его диаметра, шероховатости стенок и скорости потока.
- Местные потери (потери на местных сопротивлениях): Возникают при изменении формы или направления потока жидкости. К местным сопротивлениям относятся повороты (отводы), сужения, расширения, клапаны, задвижки и другие элементы трубопровода.
2. Силы, действующие на жидкость:
- Сила тяжести: Влияет на потенциальную энергию жидкости и учитывается в напоре (высотная составляющая). Сама по себе не вызывает потерь напора при повороте, хотя изменение высоты может влиять на давление.
- Сила Архимеда: Это выталкивающая сила, действующая на погруженное тело. Она не имеет прямого отношения к потерям напора при движении жидкости в трубопроводе.
- Сила трения: Как уже упоминалось, вызывает линейные потери напора. Также присутствует и в местных сопротивлениях, но не является основной причиной потерь при повороте.
- Сила инерции: Это сила, которая возникает при изменении скорости или направления движения массы. Когда жидкость поворачивает в трубопроводе, её направление движения меняется. Для изменения направления движения требуется приложить силу, и эта сила связана с инерцией жидкости. Часть энергии потока расходуется на преодоление этой инерции, что приводит к вихреобразованию, турбулентности и, как следствие, к потерям напора. Эти потери называются местными потерями.
При повороте трубопровода жидкость вынуждена менять направление своего движения. Из-за своей инерции частицы жидкости стремятся сохранить первоначальное направление. Это приводит к возникновению центробежных сил, вихреобразованию и перераспределению скоростей в потоке, что и является основной причиной потерь энергии (напора) в поворотах.
Таким образом, основной причиной потерь напора при повороте трубопровода является сила инерции жидкости.
Окончательный ответ: a. Инерции