§ 5.5. Основы расчета гидравлического сопротивления в каналах
Уравнение Бернулли, записанное для двух сечений канала: 1 и 2, имеет вид
,
где z
- геометрический (высотный) напор;
- статический напор;
- скоростной (динамический) напор; hп
- напор, потерянный на преодоление
сопротивления. Размерность всех величин
- метр.
Мощность насоса или вентилятора рассчитывается по формуле:
,
где
- повышение давления, сообщаемое
потоку, Па (гидравлическое сопротивление
канала); - КПД; Р
- мощность, кВт.
Полное гидравлическое сопротивление складывается из следующих составляющих:
,
где
- затрата давления на создание скорости
потока, или скоростной напор;
(или
)
- потери давления на трение в прямой
трубе. Здесь
- геометрический фактор,
- коэффициент трения, рассчитываемый
для ламинарного
режима как
= 64/Re, а для турбулентного
как
.
Для
2300 < Re < 105 - изотермический
поток, турбулентный режим.
Расчет коэффициента трения в шероховатых каналах ведется с учетом относительной шероховатости:
,
где
- относительная шероховатость.
Рис.5.5.
Рис.5.6.
Потери давления в изогнутой трубе (змеевике) рзм (рис.5.5), где фактор рассчитывается по формуле
.
Необходимо также учитывать, что в змеевике меняется критическое число Reкр (рис.5.6).
§ 5.6. Расчет потерь давления на местных сопротивлениях рмс
Для расчета рмс
используется формула
,
в которой коэффициент местного
сопротивления определяется обычно по
справочным таблицам (табл.5.2 - 5.5). Расчет
проиллюстрирован рис.5.7 - 5.11.
Внезапное расширение
Т
Рис.5.7.
-
Re
F0/F1
0,1
0,3
0,6
10
100
1000
3500
3,1
1,7
2,0
0,81
3,1
1,2
1,3
0,5
3,1
0,8
0,6
0,16
Примечание: расчет W и Re ведут по меньшему сечению F0.
Внезапное сужение т Рис.5.8. Аблица 5.3
Re
F0/F1
0,1
0,3
0,6
10
100 1000 10000 >104
5,0
1,3
0,64
0,5 0,45
5,0 1,1 0,44 0,35 0,35
5,0 0,8 0,24 0,2 0,2
Отвод круглого или квадратного сечения т Рис.5.9. Аблица 5.4
|
30 |
60 |
90 |
180 |
A R0/d B |
0,45 1,0 0,21 |
0,18 2,0 0,15 |
1,0 6,0 0,09 |
1,40 5,0 0,03 |
мс = АВ
Вход в трубу
Рис.5.10.
Коэффициент местного сопротивления на входе в трубу:
- с острыми краями мс = 0,5;
- с закругленными мс = 0,2.
Диафрагма с острыми краями в трубе
Рис.5.11.
Т
m
0,02
0,06
0,1
0,16
7000
730
245
86,0
m
0,22
0,30
0,5
0,9
40,0
18,2
4,00
0,13
Коэффициент
определяется по табл.5.5 при
При расчете используется W
- средняя скорость в трубе.