Гидравлические сопротивления и потери напора.

Лекция 6.

Потери удельной энергии (напора) , входящие в уравнение Бернулли

 

,

 

являются следствием гидравлических сопротивлений.

Гидравлически сопротивления –силытрения, появляющиеся в жидкости приее движении и вызывающие потери напора.

Определение потерь энергии потоком является одним из важнейших вопросов почти любого гидравлического расчета. Рассматривая этот вопрос, будем иметь в виду потерю энергии потоком, находящимся в неподвижном русле (труба, канал), обусловленную работой только сил трения (внешних и внутренних), возникающих в жидкости при ее движении. Именно эту потерю удельной энергии (потерю напора) учитывает уравнение Бернулли.

Различают два вида потерь напора:

- потери напора по длине, обозначаемые ;

- местные потери напора, обозначаемые .

Потеря напора по длине – та часть энергии потока, которая расходуется на преодоление трения в прямолинейных участках русел (трубе, канале), где движение жидкости равномерное или несколько неравномерное (плавно изменяющееся). Эта энергия переходит в тепло и безвозвратно теряется потоком.

Местные потери напора – та часть энергии, которая расходуется также на преодолении трения, но в местах, где поток претерпевает резкую деформацию, в результате которой на некотором, сравнительно небольшом участке, нарушается равномерное движение жидкости.

Деформация потока (нарушение равномерного движения) имеет место при его входе в трубу, при резком расширении и сужении трубопровода, в местах, где установлены вентили, клапаны, при повороте трубы и т.п.

Потери напора по длине определяются по формуле А. Дарси – Ю. Вейсбаха:

- для круглоцилиндрических труб

 

, (83)

 

- для трубопроводов любой формы поперечного сечения

 

. (84)

 

Местные потери напора определяются по формуле Ю. Вейсбаха:

 

(85)

 

где		- длина участка трубопровода,;
		- диаметр трубы, ;
		- средняя скорость движения жидкости в трубопроводе, ;
В формуле Ю. Вейсбаха средняя скорость рассматривается за местным сопротивлением (иногда перед сопротивлением, при наличии специальной оговорки);
		- гидравлический радиус, ;
		- коэффициент гидравлического трения или коэффициент Дарси, безразмерный коэффициент пропорциональности, зависящий в самом общем случае только от относительной шероховатости внутренних стенок труб и от режима движения жидкости. Определяется для круглых труб и некоторых прямоугольных напорных труб по специальному графику или по особым (эмпирическим для турбулентного движения) формулам;
		- коэффициент местного сопротивления, безразмерный; зависит от вида местного сопротивления (конфигурации), режима движения жидкости (числа Рейнольдса) и шероховатости стенок, а для запорных устройств (задвижек) также от степени их открытия.

 

Величину обычно устанавливают экспериментальным путем и приводят в справочной литературе (таблица 1); в отдельных частных случаях коэффициент может быть найден теоретическим путем.

 

 

Значение коэффициентов местных сопротивлений

для запорных устройств в трубопроводах

Таблица 1