2. Гидравлический расчет короткого трубопровода.
d = 0,81м
d = 2,46м
d = 0,15м
l = 8 м
резкое расширение
l = 2 м
задвижка
l = 9 м
конфузор 250
Рис. 2.1.
Гидравлический расчет короткого трубопровода состоит из определения суммарных потерь напора на трение и местных сопротивлениях, длин начальных участков трубопроводов.
2.1 Расчет потерь напора на трение
Скорость жидкости Wi, м/с. на участке определим из уравнения неразрывности:
,
(2.1)
где
- плотность жидкости;
- площадь сечения
трубы на участке, м2;
- массовый расход
жидкости, кг/с.
Площадь сечения трубы Fi, м2 на участке определит по формуле:
,
(2.2)
;
;
;
Чтобы определить коэффициент Дарси необходимо выяснить, какой реализуется режим течения на данном участке. Найдем число Рейнольдса Re, по формуле:
,
(2.3)
где
кинетический коэффициент вязкости,
м2/с.
Первый
и второй участки являются
Область
ламинарного течения (
).
В этом случае справедлива формула
Пуазейля
;
Здесь
коэффициент
зависит только от Re,
однако граница области для каждой данной
трубы зависит от
;
Δ=0,0007 м;
Третий участок
является областью участки являются
областью гладкостенного режима течения
и область гидравлически гладких труб
(
,
где Δ- средняя высота выступа шероховатости).
В этой области вязкий подслой, в котором
течение практически можно считать
ламинарным, полностью закрывает выступы
шероховатости стенки и движение
турбулентного ядра потока происходит
как бы в гладкой трубе. Для коэффициента
гидравлического трения справедлива
формула Блазиуса: 
Потери на трение
на участках
,
м. определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
,
(2.6)
где
- скорость жидкости на участке, м/с;
- диаметр участка,
м;
- длина участка,
м;
- коэффициент
гидравлического трения.
Суммарные потери напора H∑, м. на трение составят:
,
(2.7)
.
2.2 Определение потерь напора на местных сопротивлениях
Потери напора
,
м. на местном сопротивлении находим по
формуле Вейсбаха:
,
(2.8)
где
- коэффициент потерь на местном
сопротивлении;
- скорость потока на местном сопротивлении, м/с.
Суммарные потери напора HM∑ , м. на местных сопротивлениях
, (2.9)
.
2.3 Суммарные потери напора в трубопроводе
Суммарные потери напора H∑, м. в трубопроводе складываются из потерь на трение и местных сопротивлениях
, (2.10)
где НтрΣ- суммарные потери на трение, м;
НмΣ- местные потери, м.
;
Так как
Вывод: Т.к.
,
то данный трубопровод считается
гидравлически длинным, в противном
случае- гидравлически коротким
Начальные участки труб.
Если же организован плавный вход, то развивается ламинарный пограничный слой и в диапазоне чисел Рейнольдса можно использовать соотношение
(3.14)
.
Коэффициент гидравлического трения начального участка трубы (канала) больше, чем той части трубы (канала), где течение стабилизировалось.
Для ламинарного изотермического течения
.
(3.16)
.