Вплив в’язкості і режиму руху на коефіцієнти місцевих опорів.

Наведені вище розрахункові формули, стосуються квадратичної зони гідравлічних опорів для розвинутого турбулентного руху рідини, коли коефіцієнти місцевих опорів не залежать від числа Рейнольдса. У харчовій, мікробіологічній, нафтохімічній промисловості – справу мати доводиться з в’язкими рідинами. Течія таких рідин відбувається у ламінарному режимі, а значить і при малих значеннях чисел Рейнольдса. Тут втрати напору на місцевих опорах, пропорційні першому степеню швидкості, а коефіцієнт місцевих опорів визначають із залежності:

де А – безрозмірний дослідний коефіцієнт, що характеризує тип місцевого опору.

У перехідній області турбулентного руху закономірності, яким підпорядковується потік в’язкої рідини долаючи місцеві опори, ускладнюється завдяки сумісній дії сили в’язкості та інерції. У цій області відсутні надійні розрахунки коефіцієнтів місцевих опорів, тому для їх визначення використовують результати досліджень. Але коли відомі коефіцієнти місцевих опорів для квадратичної області , тоді використовують наближений метод Альштуля:

(4.61)

Зробимо висновок – якщо уразі дуже в’язких рідин (малі числа Рейнольдса) коефіцієнт місцевого опору визначається значенням першого додатку, а (при великих числах Рейнольдса) при турбулентному режимі руху – набуває значення . Як наслідок - враховує вплив сил в’язкості, а - сил інерції. Отримана залежність (4.61), стосується живого перерізу трубопроводу, а не прохідного перерізу місцевого опору. Цю залежність, зручно використовувати при розрахунках місцевих опорів для рідини будь – якої в’язкості, коли відомі коефіцієнти А і .

Накладення втрат напору.

Взаємний вплив місцевих опорів.

Повна втрата напору по довжині трубопроводу буде:

де h_l –втрати напору по довжині, а - втрати напору на подолання місцевих опорів.

Втрати напору по довжині визначають за формулою Дарсі – Вейсбаха.

Втрати на подолання місцевих опорів розраховують за формулою Вейсбаха.

При наявності декількох місцевих опорів їх подолання визначають арифметичною сумою:

де - коефіцієнти окремих місцевих опорів, по довжині трубопроводу.

Загальні втрати напору по довжині розраховують за формулою:

(4.62)

Цей метод визначення напору називають – принципом накладення втрат.

При визначенні величини p_w за (4.62) вносить в розрахунки помилку тим більшу, чим ближче один від одного знаходяться місцеві опори, і чим більші збурення в рідині вони викликають. Таке явище виникає тому, що після проходження попереднього опору рідина не встигає стабілізуватись на ділянці до наступного опору. Для того, щоб знехтувати взаємодією місцевих опорів, необхідно вибирати відстань між точками встановлення з умов рекомендованих Альштулем:

Еквівалентна довжина місцевих опорів.

Місцеві втрати напору інколи визначають шляхом підрахунку втрат на прямій ділянці труби еквівалентної довжини.

Тобто – такої довжини трубопроводу, при якій втрати напору по довжині, дорівнюють втратам напору на відповідному місцевому опорі, за умов рівності витрат рідини, яка протікає через еквівалентну довжину і дійсний місцевий опір.

Усі місцеві опори, які містяться на трубопроводі, замінюють еквівалентними довжинами і потім додають до загальної довжини трубопроводу. І потім розраховують трубопровід як прямий.

Еквівалентну довжину місцевого опору позначимо через l_е . Тоді втрати напору по довжині будуть записані таким чином:

але в дійсності втрати напору визначаються формулою:

Прирівнявши між собою праві частини цих рівнянь отримаємо:

, чи

Значення для різних місцевих опорів засувок, вентилів, кранів тощо, приводиться у довідковій літературі.

При ламінарному режимі руху визначається із залежності , а характеризується коефіцієнтом Пуазейля звідси виходить:

,чи .

Отримані формули значно полегшують розрахунок трубопровідних мереж.

Розділ 5

Гідравлічний розрахунок

напірних трубопроводів.

Трубопроводи для транспортування рідини поділяють на напірні і безнапірні.

Напірні трубопроводи забезпечують рух рідини викликаний різницею рівнів(геометричних напорів), або за рахунок механічної енергії набутої при проходженні через насос.

Безнапірні трубопроводи працюють не повним перерізом труби і мають вільну поверхню, на яку діє атмосферний тиск. І рух відбувається за рахунок сил земного тяжіння.

Трубопроводи мають циліндричну форму тому рух, що відбувається по ним вважається рівномірним. Не рівномірність руху спостерігається на ділянках з місцевим опором.

В свою чергу трубопроводи поділяють на, довгі і короткі.

Довгі – такі в яких місцеві втрати напору порівняно з втратами по довжині малі. Тому при розрахунках таких трубопроводів місцеві витрати не враховують, а приймають у межах 5…10% від загальних витрат напору по довжині. Це, наприклад, нафтопроводи, довгі теплотраси, водогони, каналізаційні колектори тощо.

Короткі трубопроводи – в яких місцеві втрати напору спів мірні за значенням з втратами напору по довжині.

При розрахунках беруться до уваги втрати напору по довжині так і на місцевих опорах. Довжина таких трубопроводів рідко перевищує 50 м. Як приклад всмоктувальні труби насосів, сифонний трубопровід, водоскидні труби тощо.

Окрім цього трубопроводи поділяють на прості, складні і транзитні

Простим називається трубопровід, що має постійний, або кілька діаметрів, без бокових відгалужень по шляху руху рідини.

Складним називають трубопровід – сукупність простих трубопроводів, сполучених між собою послідовно паралельно чи змішано.

Транзитними(вузловими) рух рідини в яких спостерігається в обох напрямках, а відбір відбувається в окремих точках.

Якщо відбір відбувається у багатьох з невеликими витратами. Такі ділянки при розрахунках змінюють на витратні ділянки з безперервним розподілом витрат по довжині трубопроводу і називають їх шляховими. Як приклад система водопостачання у житлових будинках.