Общие понятия о потерях напора

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 18Следующая ⇒

Виды гидравлических сопротивлений.

При движении жидкости часть напора расходуется на преодоление различных сопротивлений. Гидравлические потери зависят главным образом от скорости движения, поэтому напор выражается в долях скоростного напора

,

где: - коэффициент гидравлических сопротивлений, показывающий, какую долю скоростного напора составит потерянный напор, или в единицах давления:

.

Такое выражение удобно тем, что включает в себя безразмерный коэффициент пропорциональности , называемый коэффициентом сопротивления, и скоростной напор , входящий в уравнение Бернулли. Коэффициент , таким образом, есть отношение потерянного напора к скоростному напору .

Потери напора при движении жидкости вызываются сопротивлениями двух видов: сопротивлениями по длине, определяемыми силами трения, и местными сопротивлениями, обусловленными изменениями скорости потока по направлению и величине.

Местные потери энергии обусловлены так называемыми местными сопротивлениями: местными изменениями формы и размеров русла, вызывающими деформацию потока. При протекании жидкости через местные сопротивления, изменяется ее скорость и обычно возникают вихри.

Примерами местных сопротивлений могут служить следующие устройства: задвижка, диафрагма, колено, вентиль и т.п. (рис.37).

Задвижка колено разветвление потока

Вентиль сужение слияние потоков

Диафрагма Расширение Клапан с сеткой

Рисунок 37 - Примеры местных гидравлических сопротивлений

Напор, потерянный на преодоление местных сопротивлений определяется по формуле:

в линейных единицах, а в единицах давления:

,

где: - коэффициент местного сопротивления, определяемый обычно опытным путем (значение коэффициента приводятся в справочниках в зависимости от вида и конструкции местного сопротивления),

- удельный вес жидкости,

- плотность жидкости,

V - средняя скорость в трубопроводе, в котором установлено данное местное сопротивление.

Рисунок 38 - Выбор расчетной скорости.

Это выражение часто называют формулой Вейсбаха.

Если же диаметр трубопровода изменяется, следовательно, скорость в нем меняется на малом по длине участке, то за расчетную скорость при расчете удобнее принимать большую из скоростей (рис. 38). Например, внезапное сужение трубопровода, вход в трубопровод и т.п. (, за расчетную скорость принимается V = V₂).

Потери на трение или линейные сопротивления вызываются силами трения, возникающими по всей длине потока жидкости при равномерном движении, поэтому они возрастают пропорционально длине потока. Этот вид потерь обусловлен внутренним трением в жидкости, а поэтому он имеет место не только в шероховатых, но и в гладких трубах.

Потерю напора на трение (по длине) можно определить по формуле:

.

Однако удобнее коэффициент связать с относительной длиной L/d. Возьмем участок круглой трубы длиной равной ее диаметру d и обозначим коэффициент его сопротивления, входящий в формулу через . Тогда для всей трубы длиной L и диаметром d коэффициент будет в L/d раз больше, а именно:

,

где: - коэффициент гидравлического трения или коэффициент Дарси,

L - длина участка,

d - диаметр трубы.

Такая замена позволяет привести формулу к очень удобному для практического использования виду:

.

Формулу обычно называют формулой Дарси-Вейсбаха. Коэффициент трения λ в большинстве случаев определяется опытным путем в зависимости от критерия Рейнольдса Rе и качества поверхности (шероховатости).

Сложение потерь напора.

Во многих случаях при движении жидкостей в различных гидравлических системах (например, трубопроводах) имеют место одновременно потери напора на трение по длине и местные потери. Полная потеря напора в подобных случаях определяется как арифметическая сумма потерь всех видов.

При определении потерь во всем потоке, допускается, что каждое сопротивление независимо от соседних. Поэтому общие потери складываются из суммы потерь, вызванных каждым сопротивлением.

Если трубопровод состоит из нескольких участков длинами различного диаметра с N местными сопротивлениями, то полную потерю напору находят по формуле:

где:

, ,…, , , , …, , , , …, - коэффициенты сопротивлений и средние скорости для отдельных участков и местных сопротивлений.

3.6 Влияние различных факторов на коэффициент

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров