Визначення втрат напору

При русі рідини в трубопроводі частина енер-гии потоку (гідродинамічного напору витраті-ється подолання гідравлічних опорів.

Останні бувають двох видів:

1) опору по довжині, пропорції-ональних довжині потоку;

2) місцеві опори, возникнове-ня яких пов'язано зі зміною напрямку або ве-личини швидкості в тому чи іншому перерізі потоку.

До місцевих опорів відносять раптове роз-ширення потоку, раптове звуження потоку, вентиль, кран, дифузор і т. Д.

Величина загальних втрат енергії (напору) З огляду на-ється додатковим членом, в рівнянні Бернуллі для реальної рідини.

Визначення величини втрат енергії (напору) при русі рідини є однією з основних задач гідродинаміки.

При русі рідини в прямій трубі втрати енер-гии визначаються формулою Дарсі - Вейсбаха

де -втрати напору по довжині, м.

Цю ж втрату напору можна виразити в одиницях тиску:

де -втрати тиску, Па; -втрати напору, м; коефіцієнт опору тертя по довжині; l- довжина труби, м; d-діаметр труби, м; v-середня ско-кість руху рідини у вихідному перерізі труби, м / с: g-прискорення сили тяжіння, м / с2; р-щільність рідини (газу), кг / м3.

Коефіцієнт опору тертя по довжині

У гідравлічних розрахунках втрат напору за формулою Дарсі - Вейсбаха (2-27) найбільш складним є визначення величини коефіцієнта опору тертя по довжині.

Численними дослідами встановлено, що в загальному випадку коефіцієнт опору тертя До залежить від числа Рейнольдса і відносної шорсткості стінок каналу, т. Е..

Для окремих випадків руху рідини маємо сле-дмуть залежності для визначення коефіцієнта опору тертя.

При ламінарному русі коефіцієнт опираючись-ня тертя не залежить від відносної шорсткості, а є функцією тільки числа Рейнольдса і визна-ляется за формулою Пуазейля:

При турбулентному русі в гідравлічно гладкій-ких каналах (трубах) в діапазоні чисел Рейнольдса 15 • 103<<80• 103 коэффициент сопротивления тре-ния также не зависит от относительной шероховатости стенок и является функцией числа Рейнольдса. Он опре-деляется по формуле Блазиуса:

У широкому діапазоні чисел Рейнольдса для перехід-ної області опору коефіцієнт опору, вже є функцією двох величин: числа Рейнольдса і відносної шорсткості і може визна-ляться, наприклад, за формулою Альтшуля:

Межі цієї області опору для круглих труб різної шорсткості визначаються наступним нерівністю:

При цьому умови ламінарний плівка починає ча-стичного руйнуватися, великі виступи шорсткості вже оголені, а дрібні ще приховані в товщі зберігши-шейся ламінарної плівки.

У квадратичної області опору, коли лами-Нарнії плівка повністю зникає і всі виступи Шеро-Ховатія оголені, на величину коефіцієнта опору тертя число Рейнольдса вже не робить ні-якого впливу, і, як показує досвід, в цьому випадків є функцією тільки відносної шероховато-сти, т. е.

Для визначення коефіцієнта опору в цій області може бути використана формула Б. Л. Шіфрінсона

Для ненових сталевих і чавунних водопровідних труб коефіцієнт опору тертя До можна визна-ділити за такими формулами Ф. А. Шевельова:

тут d - діаметр труби; - середня швидкість руху-ня води в трубі.

Місцеві втрати напору і коефіцієнт місцевого опору

Місцеві втрати напору прийнято виражати в частках від швидкісного напору. Їх визначають за формулою Вейсбаха:

де - коефіцієнт місцевого опору, що залежить від виду місцевого опору і визначається дослідним шляхом (для турбулентного режиму течії); v- швидкість за місцевим опором.

Значення видів місцевих опорів наводяться в таблицях.

Обчислення повної втрати напору

Повна втрата напору виражається сумою втрат напору по довжині і на місцеві опори:

де-сума місцевих втрат напору, з-четаніе яких в трубопроводі може бути різним у залежності від призначення останнього.

Підставляючи в рівняння (2-38) значення з фор-мули (2-27), отримуємо зручну для практичних рас-четов формулу повної втрати напору: