2. Основные положения и расчетные зависимости.

При движении реальной жидкости возникают потери удельной энергии (напора) на преодоление гидравлических сопротивлений движению, так называемые гидравлические потери. Величина гидравлических потерь зависит от величины и формы шероховатости, размеров русла (длины , диаметраили гидравлического радиуса), от средней скорости теченияи от режима движения жидкости.

Различают два вида гидравлических потерь:

1. Потери на трение по длине потока (путевые потери);

2. Потери на преодоление местных сопротивлений.

Путевые потери на трение при движении жидкости по трубам определяются по формуле Дарси-Вейсбаха, которая справедлива как для ламинарного, так и для турбулентного режимов движения и имеет вид:

,

здесь: - путевые потери напора на трение (обычно выражаются в метрах столба движущейся жидкости);- длина участка трубопровода; - диаметр трубы; - средняя скорость течения;- коэффициент гидравлического сопротивления трения, являющийся в общем случае функцией числа Рейнольдса и относительной шероховатости стенок трубопровода.

При движении воды в чугунных водопроводных трубах, а также в открытых руслах, при заведомо турбулентном режиме движения и квадратичной области сопротивления, когда коэффициент зависит только от шероховатости стенок и путевые потери пропорциональны квадрату средней скорости течения, их значение определяют по формуле:

,

где: - расход жидкости в м³/с или л/с; - расходная характеристика русла соответственно в м³/сек или л/сек, представляющая собой расход жидкости, протекающей через живое сечение с заданной шероховатостью стенок при гидравлическом уклоне, равном единице.

Расходная характеристика определяется по выражению:

_,

здесь: - скоростной множитель (коэффициент Шези), м^1/2/с, зависящий от шероховатости стенок и размеров русла; - площадь живого сечения потока, м²; - гидравлический радиус, м.

Скоростной множитель (коэффициент Шези) по формуле акад. Павловского равен:

,

где: — коэффициент шероховатости стенки;- показатель степени: для круглых напорных труб.

Скоростной множитель входит в основную формулу равномерного движения воды - в формулу Шези для средней скорости потока:

_,

где — гидравлический уклон:

.

Все линейные величины в формулах берутся только в метрах.

Экспериментально потери напора на опытном участке трубопровода можно определить из уравнения Бернулли, написанного для начального и конечного сечений трубопровода:

здесь: и- расстояние от произвольной горизонтальной плоскости сравнения до центров тяжести выбранных сечений трубопровода; если принять плоскость сравнения, проходящей через ось горизонтального трубопровода, то .

При постоянном диаметре трубопровода на протяжении всего опытного участка, средняя скорость течения в начальном и конечном сечениях его одинакова, а значение коэффициента , учитывающего неравномерность распределения скоростей течения по сечению трубопровода, при турбулентном режиме, можно принять, примерно, равным 1, тогда:

,

где ,- показания пьезометров, установленных в начальном и конечном сечениях опытного участка трубы.