Определение потерь напора
расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений.
Последние бывают двух видов:
, пропорциональные длине потока;
, возникновение которых связано с изменением направления или величины
скорости в том или ином сечении потока.
К местным сопротивлениям относят внезапное расширение потока, внезапное
сужение потока, вентиль, кран, диффузор и т. д.
, в уравнении Бернулли для реальной жидкости.
Определение величины потерь энергии (напора) при движении жидкости
является одной из основных задач гидродинамики.
При движении жидкости в прямой трубе потери энергии определяются
формулой Дарси — Вейсбаха
; (2-27)
—потери напора по длине, м.
Эту же потерю напора можно выразить в единицах давления:
(2-28)
—коэффициент сопротивления трения по длине; l- длина трубы, м;
d—диаметр трубы, м; v—средняя скорость движения жидкости в выходном
сечении трубы, м/с: g-ускорение силы тяжести, м/с2; р—плотность жидкости
(газа), кг/м3.
Коэффициент сопротивления трения по длине
В гидравлических расчетах потерь напора по формуле Дарси — Вейсбаха
(2-27) наиболее сложным является определение величины коэффициента
сопротивления трения по длине.
.
.
При ламинарном движении коэффициент сопротивления трения не зависит от
относительной шероховатости, а является функцией только числа Рейнольдса
и определяется по формуле Пуазейля:
; (2-29)
также не зависит от относительной шероховатости стенок и является
функцией числа Рейнольдса. Он определяется по формуле Блазиуса:
(2.30)
, уже является функцией двух величин: числа Рейнольдса и относительной
шероховатости и может определяться, например, по формуле Альтшуля:
(2-30)
Границы этой области сопротивления для круглых труб различной
шероховатости определяются следующим неравенством:
. (2-32)
При этом условии ламинарная пленка начинает частично разрушаться,
крупные выступы шероховатости уже оголены, а мелкие еще скрыты в толще
сохранившейся ламинарной пленки.
число Рейнольдса уже не оказывает никакого влияния, и, как показывает
опыт, в этом случаев является функцией только относительной
шероховатости, т. е.
; (2-33)
Для определения коэффициента сопротивления в этой области может быть
использована формула Б. Л. Шифринсона
; (2-34)
Для неновых стальных и чугунных водопроводных труб коэффициент
сопротивления трения К можно определить по следующим формулам Ф. А.
Шевелева:
<1,2 м/с ; (2-35) >1,2 м/с
; (2-36)
— средняя скорость движения воды в трубе.
Местные потери напора и коэффициент местного сопротивления
Местные потери напора принято выражать в долях от скоростного напора. Их
определяют по формуле Вейсбаха:
; (2-37)
— коэффициент местного сопротивления, зависящий от вида местного
сопротивления и определяемый опытным путем (для турбулентного режима
течения); v— скорость за местным сопротивлением.
Значения видов местных сопротивлений приводятся в таблицах.
Вычисление полной потери напора
Полная потеря напора выражается суммой потерь напора по длине и на
местные сопротивления:
; (2-38)
-сумма местных потерь напора, сочетание которых в трубопроводе может
быть различным в зависимости от назначения последнего.
из формулы (2-27), получаем удобную для практических расчетов формулу
полной потери напора:
(2-39)
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
