OSNOVE HIDROSTATIKE

OSNOVE
HIDROSTATIKE
- vede, ki preučuje mirujoče
tekočine
HIDROSTATIKA
Značilnost, da je sila na katero koli točko v
tekočini enaka iz vseh smeri. Če ta pogoj o
ravnovesju sil ne velja, se tekočina premakne v
smeri rezultante sil.
Sila, s katero tekočina pritiska na steno, je
vedno pravokotna na steno in seveda tudi
nasprotno – zaradi tega je gladina pravokotna
na silo teže.
Osnovni zakon pravi, da tekočine nimajo lastne
oblike, ampak vedno zavzamejo obliko posode.
KAPLJEVINA
• je snov v takšnem agregatnem
stanju, v katerem zavzame
obliko posode, pri čemer pa
ohranja stalno prostornino in
tvori gladino
• zaradi površinske napetosti
kapljevine tvorijo kapljice
VSE SKUPAJ SO TAKO
IMENOVANE TEKOČINE
POVRŠINSKA NAPETOST
• je pojav, da se gladina
kapljevine obnaša kot prožna
plošča
• posledica tega je, da lahko
nastanejo kapljice na
površini razlite tekočine
• zaradi tega tekočina pleza
po ozkih ceveh
STISLJIVOST
• x je v fiziki snovna konstanta, določena pri
deformaciji snovi kot razmerje med relativno
spremembo prostornine telesa (∆V/V) in
spremembo tlaka (∆p), ki je povzročil to
spremembo
KAJ TO POMENI?
- VODA je praktično nestisljiva
- če poči cev, je voda nenevarna (nevarne so
armature)
HIDROSTATIČNI TLAK
Pascalov zakon
• je tlak v mirujoči tekočini zaradi njene lastne
teže
• v nestisljivih tekočinah tlak narašča z globino:
– 10 m pod vodo je 1 bar
– 10 m visoka cev, napolnjena z vodo, ima na dnu tlak
1 bar
• hidrostatični paradoks (hidrostatični tlak je
odvisen le od višine vodnega stolpca ter
gostote in ne od oblike)
MERJENJE
TLAKA
• MANOMETER
- membranski
- Bourdonova cev
- kapljevinski
• VAKUUMMETER
• MANOVAKUUMMETER
OSNOVE
HIDRODINAMIKE
- vede, ki obravnava gibanje
tekočin
MERSKE ENOTE
pretok volumski
m³/s
bar
100 000 Pa
liter
1 dm³
gostota ρ
kg/m³
10 mVs
1 bar
viskoznost η
m²/s
STATIČNI IN DINAMIČNI
TLAK
• dinamični tlak je vedno manjši od statičnega
tlaka
• padec tlaka zaradi večjega števila ročnikov
• padec tlaka zaradi omejilca tlaka
• razlika tlaka pri različnih dimenzijah cevi
• B-C ali C-B
LAMINARNI TOK
• je tok tekočine, pri katerem so tokovnice
urejene in gladke
• pri laminarnem toku je pomembna viskoznost
tekočine
• primer je znan pri zelo gladkih ceveh
Re < 2320
• večja dimenzija cevi - večja je možnost
laminarnega toka
TURBOLENTNI TOK
• je nestacionarni tok tekočine, pri katerem se
tokovnice s časom premikajo, iz njih pa se
lahko ustvarjajo vrtinci
• normalen pojav pri hrapavih ceveh
Re > 2320
• turbolentni tok se ustvarja na vseh prehodih
in spojih (armature, spojke, zavite/zlomljene
cevi)
REYNOLDSOVO ŠTEVILO
• je kriterij, s katerim lahko napovemo, ali bo tok
tekočine laminaren ali turbolenten
VISKOZNOST
• je odpor fluida (tekočine) proti tangencialnim
silam ali kotnim deformacijam delcev;
večja kot je, bolj se vleče voda 1m²/s
TRENJE
• je pojav, da deluje telo, po katerem drsi
drugo telo, na slednjega s silo trenja, ki
ima nasprotno smer od smeri gibanja
• je odvisno od snovi in hrapavosti površin
• je odvisno tudi od hitrosti gibanja telesa
PRETOČNI UPOR ali IZGUBE
TLAKA NA VODU
• izguba tlaka zaradi trenja med vodo in
cevjo
• povečanje hitrosti vode v ceveh (kadar
rabimo več vode, večji tlak - več izgube)
– ko hitrost preseže 3m/s, uporabi večji
premer cevi
• izgube zaradi gostote (pri vodi odvisno
od T in je 1000 pri 4 ºC)
• izgube na armaturah 0,5 bara
• izgube na višinsko razliko 10 m - 1 bar
IZGUBE V CEVEH NA 100 m
PRI RAZLIČNIH HITROSTIH
KOLIČINA VODE NA ROČNIKU
PRI RAZLIČNIH USTNIKIH
DOMETI CURKOV
TLAČNA VIŠINA
• ali višina vodnega stolpca, ki jo zmore črpalka
• geodetska tlačna višina od sredine ustja črpalke do izliva ročnika
• odvisna je od velikosti črpalke in moči motorja
SESALNA VIŠINA
• je navpična razdalja med gladino vode in črpalko, ki črpa vodo
• geodetska sesalna višina je od gladine do sredine ustja črpalke
• teoretično 10 m, v Sloveniji praktično 8-9 m
• Bolj, kot je topla voda, slabše je
(70 ºC dejansko ni več sesalne višine)
MANOMETRIČNA TLAČNA
VIŠINA
• razlika med sredino ustja črpalke in curkom
(curek se smatra vsaj 3 bare;
kaže jo manometer)
MANOMETRIČNA SESALNA
VIŠINA
• sesalna višina, ki jo pokaže vakuummeter
DOBAVNA VIŠINA
manometrična sesalna višina
+
manometrična tlačna višina
GEODETSKA DOBAVNA VIŠINA
• je razlika med gladino vode in izlivom na
ročniku
• geodetska sesalna višina + geodetska tlačna
višina
IZGUBE NA SESALNEM VODU
• izgube zaradi slabo spetih spojk (zračni vlek)
• zaradi trenja
• zaradi nadmorske višine:
– morje 0 m cca. 10 m / gore 2000m cca. 7,7 m
• zaradi temperature vode:
– segrevanje zmanjšuje sesalno višino:
• 5 °C - cca. 7 m sesalni stolpec
• 70 °C - 0 m sesalni stolpec
VAJA 1
– gasilec z ročnikom v roki stoji oddaljen
15 m od črpalke (višinska razlika)
- na koncu so 3 ročniki s premerom
ustnika 12 mm
- B-cevi do trojaka je 175 m
- C-cevi od trojaka je 3x45 m
KOLIKO MORA DATI ČRPALKA, ČE
ZELIMO 3,5 bara NA ROČNIKU?
VAJA 2
- bazen je od jezera oddaljen 1500 m
- pretok, ki se uporablja za polnjenje, je
800 l/min
- uporabljamo B-cevi
- višinska razlika je 0 m
Koliko črpalk 8/8 POTREBUJEMO, da v
bazen priteče voda s tlakom vsaj 3
bare?