Гидравлические потери

Причиной гидравлических потерь являются гидравлические сопротивления по длине потока и в местах изменения конфигурации потока. Соответственно потери напора делятся также на потери по длине (линейные) и местные.

Гидравлические потери существенным образом зависят от режима движения жидкости, который характеризуется числом Рейнольдса Re.

Для круглой трубы

,

где V – средняя скорость движения жидкости; d – диаметр трубы;  - плотность жидкости; ,  - соответственно динамический и кинематический коэффициенты вязкости.

При Re < 2320 режим ламинарный, при Re > 2320 режим турбулентный.

Линейные потери определяются по формуле Дарси-Вейсбаха

,

где  - коэффициент гидравлического трения или коэффициент Дарси, ;l,d – соответственно длина и диаметр трубопровода; v – средняя скорость жидкости; – относительная шероховатость; - абсолютная шероховатость.

Местные потери определяются по формуле

,

где  - коэффициент местного сопротивления; зависит от вида местного сопротивления и режима движения жидкости. Для различных видов местных сопротивлений  находят индивидуально из таблиц, формул и графиков; v – средняя скорость в трубопроводе, в котором установлено местное сопротивление.

Задача 51

Вода перетекает из напорного бака А в резервуар Б через вентиль с коэффициентом сопротивления  =3 по трубе. Диаметры: d = 40 мм; d₂=60 мм. Считая режим течения турбулентным и пренебрегая потерями на трение по длине, определить расход. Учесть потери напора при внезапных сужениях и расширениях. Высоты: H₁=l м, H₂=2 м; избыточное давление в напорном баке р₀ = 0,15 МПа.

Рисунок к задаче 51

Задача 52

Для определения потерь давления на фильтре установлены манометры, как показано на рисунке. При пропускании через фильтр жидкости, расход которой Q = 1 л/с; давления: р₁ = 0,1 МПа, р₂ = 0,12 МПа. Определить, чему равна потеря давления в фильтре, если известно: d₁ = 10 мм, d₂ = 20 мм, _ж = 900 кг/м³.

Указание. Потерей давления на участках от мест установки манометров до фильтра пренебречь. Принять₁₂ = 1.

Рисунок к задаче 52

Задача 53

Бензин сливается из цистерны по трубе диаметром d = 50 мм, на которой установлен кран с коэффициентом сопротивления _кр = 3. Определить расход бензина при Н₁ = 1,5 м, Н₂ = 1,3 м, если в верхней части цистерны имеет место вакуум h_вак = 73,5 мм рт.ст. Потерями на трение в трубе пренебречь. Плотность бензина  = 750 кг/м³.

Рисунок к задаче 53

Задача 54

Насос нагнетает жидкость в напорный бак, где установились постоянный уровень на высоте Н = 2 м и постоянное давление Р₂ = 0,2 МПа. Манометр, установленный на выходе из насоса на трубе диаметром d₁ = 75 мм, показывает Р₁ = 0,25 МПа. Определить расход жидкости Q, если диаметр искривленной трубы, подводящей жидкость к баку, d₂ = 50 мм; коэффициент сопротивления этой трубы принят  = 0,5. Плотность жидкости  = 800 кг/м³.

Рисунок к задаче 54

Задача 55

Заполнение бака бензином происходит через воронку диаметром d₂ = 50 мм, высотой h = 400 м с коэффициентом сопротивления  = 0,25. В воронку бензин заливается из резервуара с постоянным уровнем по короткой трубе диаметром d₁ = 30 мм с краном и угольником, коэффициенты сопротивления которых соответственно  = 8,5 и  = 0,8. Определить, какой наибольший напор Н можно иметь в резервуаре, чтобы воронка не переполнялась, и каков при этом расход бензина, поступающего в бак. Потери на трение по длине трубы не учитывать.

рисунок к задаче 55