Виды гидравлических сопротивлений.

Гидравлические сопротивления – это силы трения, возникающие в реальной жидкости при ее движении. На их преодоление тратится часть энергии, называемой гидравлическими потерями. Решение многих задач сводится к установлению зависимости: как изменяется скорость и давление по длине потока?

Для ответа на этот вопрос используются:

• Уравнение постоянства расхода – Q = u S;
• Уравнение Бернулли – z + p / ρg + u² / 2g + ∑ h = H.

Эти уравнения имеют неизвестные: p; u; ∑ h. Для решения проблемы недостает еще одного расчетного уравнения. Им будет являться потери напора, которые вызываются сопротивлениями по длине трубопровода и местными сопротивлениями, т.е. ∑ h = h_l + h_м

где h_l – определяются силами трения;

h_м – определяются величиной и направлением скорости потока.

1. Потери по длине трубопровода определяются по формуле Дарси – Вейсбаха:

h_l = λ l u² /2gd

где l – длина трубы (м); d – диаметр трубы (м); λ - коэффициент Дарси или гидравлического сопротивления, безразмерный. Его можно рассматривать как коэффициент пропорциональности между потерей напора на трение (h_l) и произведением относительной длины трубы l/d и скоростным напором u²/2g.

λ зависит не только от вязкости, внутреннего состояния трубы (шероховатости), но и от режима движения жидкости. Поэтому определение его является одной из сложнейших задач.

Шероховатость поверхности внутренних стенок труб, каналов, лотков характеризуется наличием выступов. Их высота различна и зависит от материала изготовления, сроков эксплуатации и других факторов. Высоту выступов называют абсолютной шероховатостью. Т.к. промышленные трубы обладают неравномерной высотой выступов, то пользуются понятием эквивалентной шероховатостью. Под эквивалентной шероховатостью понимают такую условно равномерную шероховатость, при которой потери напора в трубе такие же, как при естественной шероховатости. Она определяется на основе гидравлических испытаний трубопроводов. Значения для различных труб определены и сведены в таблицы справочника (k_э, мм). Параметры шероховатости изменяются во время эксплуатации труб, что соответственно изменяет и значение коэффициента гидравлического сопротивления.

При эксплуатации труб различают гидравлически гладкие трубы (при движении жидкости по такой трубе образуется слой жидкости, движение которого считают ламинарным) и гидравлически шероховатые трубы.

При ламинарном режиме движения жидкости λ зависит только от числа Рейнольдса и расчет его ведется по формуле: λ = 64 / Rе,

а потери рассчитываются либо по формуле Дарси – Вейсбаха:

h_l = λ l u² /2gd, либо уравнением Пуазейля – Стокса: h_l = 32 ν u l / gd².

При турбулентном режиме λ зависит не только от числа Рейнольдса, но и относительной шероховатости k_экв / d. В переходной области λ определяется по формуле Альтшуля:

λ = 0,11(k_экв / d + 68 / Re)^0,25.

В области квадратичных труб коэффициент λ зависит только от шероховатости и его значение определяется по формуле Шифринсона: λ= 0,11(k_экв / d)^0,25. Значение k_экв берется из таблиц.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: