29. Движение в трубах некруглого сечения. Формула Шези. Д вижение жидкости в трубах некруглого сечения

Для транспорта капельных жидкостей и газов иногда

используют трубопроводы некруглого сечения: овальной, прямоугольной формы. В таких трубах возникают так называемые вторичные течения (рис. 4.13), которые можно наблюдать при подкрашивании потока.

Рис. 4.13. Движение жидкости в трубопроводах некруглого сечения

Вторичные течения происходят в плоскости поперечного сечения трубы: частицы жидкости движутся при этом от центра трубы к углам.

Накладываясь на продольные движения, вторичные течения непрерывно переносят частицы жидкости в угловые области, где наблюдаются сравнительно высокие продольные скорости. Гидравлическое сопротивление таких труб выше, чем сопротивление аналогичных круглых труб одинакового поперечного сечения.

При турбулентном движении жидкости коэффициенты гидравлического трения соответствуют коэффициентам для круглых труб, а увеличение сопротивления учитывается тем, что труба некруглого сечения приводится к трубе круглой соответствующего диаметра. Для этого применяется эквивалентный диаметр d₃

г де  – гидравлический радиус. (4.14)

где S – площадь сечения трубопровода; χ – смоченный периметр.

Например, для прямоугольного трубопровода со сторонами a и b:

,

для квадратного сечения:

,

для равнобедренного треугольного сечения со сторонами a и высотой h

.

30. Местные сопротивления. Основные виды местных сопротивлений. Коэффициент местных потерь. Формула Весйбаха.

## Местные сопротивления

Местные сопротивления в гидравлике и механике жидкостей представляют собой потери энергии, возникающие в результате изменения направления, скорости или площади поперечного сечения потока. Эти потери происходят в местах, где поток сталкивается с препятствиями или изменениями в геометрии трубопроводной системы.

### Основные виды местных сопротивлений

1. Сопротивления на входе:

- Вход в трубу (внедрение в поток).

- Вход в расширяющуюся трубу (внезапное расширение).

2. Сопротивления на выходе:

- Выход из трубы (выход из потока).

- Выход из сужающейся трубы (внезапное сужение).

3. Изменение направления потока:

- Угловые повороты (колена).

- Т-образные и Y-образные соединения.

4. Изменения сечения:

- Внезапное сужение или расширение.

- Плавные переходы.

5. Другие элементы:

- Заслонки, клапаны и фильтры.

- Решетки и сетки.

### Коэффициент местных потерь

Коэффициент местных потерь K — это безразмерная величина, которая характеризует относительные потери напора в результате местного сопротивления. Он зависит от типа местного сопротивления и может быть определен экспериментально или рассчитан на основе теоретических моделей.

### Формула Весйбаха

Формула Весйбаха используется для расчета потерь напора в трубопроводах и учитывает как длину трубопровода, так и местные сопротивления. Она имеет следующий вид:

h_f = f · L/D·V^2/2g + ∑ K_i ·V^2/2g

где:

- h_f — полные потери напора (м),

- f — коэффициент трения (безразмерный),

- L — длина трубопровода (м),

- D — диаметр трубы (м),

- V — средняя скорость потока (м/с),

- g — ускорение свободного падения (≈ 9.81 м/с²),

- K_i — коэффициенты местных потерь для каждого элемента системы.

### Применение формулы

1. Определите длину трубопровода L и его диаметр D.

2. Рассчитайте среднюю скорость потока V.

3. Определите коэффициент трения f для данного типа потока (ламинарный или турбулентный).

4. Суммируйте коэффициенты местных потерь K_i для всех элементов системы.

5. Подставьте все значения в формулу Весйбаха для получения полных потерь напора.