Гидравлические потери • Потери напора по длине —

Гидравлические потери • Потери напора по длине - hd • Потери напора местные - hм

Потери напора по длине вызваны тормозящим действием стенок, приводящим к вязкостному трению частиц и струек жидкости друг о друга вдоль трубопровода. Опыты показывают, что потери напора на трение по длине при движении жидкости в трубах могут зависеть от следующих факторов: • диаметра трубы d и ее длины L; • физических свойств жидкости (плотности и вязкости m); • средней скорости движения жидкости в трубе V; • средней высоты выступов шероховатости на стенках трубы.

Формула для определения потерь на трение была получена в XIX в. эмпирическим путем и называется формулой Дарси–Вейсбаха: hd = (L/d) V 2/(2 g), где hd – потери напора на трение по длине, м; – коэффициент гидравлического трения или коэффициент Дарси; L, d – соответственно длина и внутренний диаметр трубы (канала), м; V – средняя скорость на данном пути потока, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2.

– коэффициент гидравлического трения или коэффициент Дарси зависит от: числа Рейнольдса Rе и относительной шероховатости /d (рис. ): = f (Rе; /d), где – высота неровности поверхности трубы, м; d – внутренний диаметр трубы (канала), м.

В результате опытов зависимость коэффициента сопротивления трения от Rе и /d указывала на существование трех основных режимов (областей) протекания потока - график И. Никурадзе.

Основные режимы и области протекания потока (график Никурадзе) λ III 1 3 2 I 4 II 2320 IV 4000 I – ламинарный режим II – переходный режим III – режим гидравлически гладких труб (русел) IV - режим доквадратического течения V - режим квадратического течения V 106 Rе Области течения: 1; 2; 3; 4

Расчетные зависимости для определения I – ламинарный режим: = 64/Rе. Rе ≤ 2300 II – переходный режим: 2300 ≤ Rе ≤ 4000 • При Rе → 2300: = 64/Rе. • При Rе → 4000: = 0, 316/Rе 0, 25.

III – режим гидравлически гладких труб (русел) - двухслойная модель движения жидкости: Rе = 4000 = 0, 316/Rе 0, 25 - формула Блазиуса IV - режим доквадратического течения: Rе > 4000 = 0, 11 (68/Rе + /d)0, 25 - формула А. Д. Альтшуля

Двухслойная модель движения жидкости в гидравлических гладких трубах 1 – турбулентный режим движения жидкости; 2 – ламинарный режим движения жидкости в пристеночном слое; d – внутренний диаметр трубы (канала) 1 d 2

Местные потери hм Основные виды местных потерь можно условно разделить на следующие группы: • потери, связанные с изменением живого сечения потока (внезапное или постепенное расширение и сужение потока); • потери, вызванные изменением направления потока, его поворотом (движение жидкости в коленах, угольниках, отводах на трубопроводах); • потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа (вентили, краны, обратные клапаны, сетки, отборы, дроссель – клапаны и т. д. ); • потери, возникшие вследствие отделения одной части потока от другой или слияния двух потоков в один общий (движение жидкости в тройниках, крестовинах и т. д. ).

Гидравлические потери местные hм В инженерных расчетах для определения местных потерь напора используется формула Вейсбаха, полученная в XIX в. эмпирическим путем: hм = V 2/(2 g), где – коэффициент местного сопротивления (выбирается по справочнику); V – средняя скорость потока за местным сопротивлением, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2.