Число Re =2320 называется критическим для круглых труб Reкр.

Любое возмущение потока снижает величину Reкр. Так, для гибких резиновых шлангов Reкр=1600, для концентрических отверстий Reкр=1100, для проходных сечений клапанов Reкр=20÷100. Последнее означает, что в проходных сечениях клапанов практически не наблюдается ламинарный режим.

Разделение режимов течения по числу Рейнольда позволяет выбрать расчетный путь при проектировании гидравлических устройств, т.к. многие расчетные формулы подразделяющиеся на соответствующие тому или иному режиму.

3.3 Уравнение Бернулли

Рассмотрим поток жидкости в расширяющимся горизонтальном (для простоты) трубопроводе (см. рис. 3.4). Установим в сечения 1-1 и 2-2 трубы пьезометры и трубки Пито. Последние предназначены для измерения скорости жидкости. Частицы ее, попадая в трубку Пито, тормозятся и отдают свою кинетическую энергию столбу жидкости в трубке. Поэтому подъем жидкости в трубке Пито больше чем в пьезометре, на величину кинетической энергии.

Рис. 3.4 Картина, показанная на рис. 3.4, математически описывается уравнением Бернулли:

где zi – удельная потенциальная энергия положения или геометрический напор,

м;

i= 1

движению жидкости или потери энергии, м.

Удельной энергия жидкости называется в связи с тем что она отнесена к единице веса этой жидкости.

Уравнение Бернулли представляет собой закон сохранения энергии для движущийся жидкости. Поэтому можно полную энергию жидкости в сечении 1-1 принять постоянной величиной, т.е.:

Далее по потоку эта энергия уменьшается, но не исчезает, а переходит в другой ее вид — потери. Отсюда следует важнейший вывод: (см. формулу 3.8) — если скорость жидкости возрастает, то ее давление уменьшается и наоборот, если скорость падает, то давление растет. Это так же видно из рис. 3.4 — в первом сечении кинетическая энергия (скорость) больше, чем во втором — следствие расширения трубы, а потенциальная энергия давления (следовательно, само давление) увеличивается от сечения 1-1 к 2-2.

На рис. 3.4 линия 1 — линия изменения полной удельной энергии жидкости или линия полного напора, или напорная линия. Для реальной жидкости эта линия всегда падает в сторону движения этой жидкости. Для идеальной жидкости (жидкости, которая абсолютно не сжимаема, не расширяется при нагреве, вязкость которой равна нулю…) затраты на преодоление сопротивления движению жидкости равны нулю и поэтому линия 1 принимает горизонтальное положение.

Линия 2 на рис. 3.4 — линия изменения потенциальной энергии жидкости или пьезометрическая линия, характеризует для горизонтальной трубы процесс изменения давления в ней. Положение этой линии определяется в первую очередь изменением кинетической энергии (скорости) жидкости, а так же величиной потерь энергии. Следует иметь ввиду, что на рис. 3.4 отчетливо наблюдается рост давления при уменьшении скорости жидкости. Но если увеличить потери каким-то образом, то давление может остаться постоянным или даже уменьшиться во втором сечении.

Все перечисленные свойства линий 1 и 2, далее – энергетических линий, применяются при построении этих линий для элементарных участков трубопровода, что позволяет проанализировать процесс преобразования энергии при течении жидкости.

Рассмотрим построение энергетических линий для некоторых видов трубопроводов.

На рисунке 3.5 – труба постоянного диаметра, по которой течет реальная жидкость,

на рисунке. Возникает вопрос, вследствие чего же изменилось (уменьшилось) давление жидкости, если скорость ее постоянна? Вследствие потерь энергии. Для идеальной жидкости энергетические линии в данном случае будут выглядеть так, как показано на рис. 3.6.

линии 1 и 2 не только параллельны, но и горизонтальны.