Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
К О Н С П Е К Т.doc
Скачиваний:
29
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
782.34 Кб
Скачать

14. Потери напора при равномерном движении жидкости. Турбулентный режим движения жидкости

Для турбулентных потоков рассматривают три области гидравлического сопротивления:

  1. Область гидравлически гладких русел;

  2. Область доквадратичного сопротивления шероховатых поверхностей;

  3. Область квадратичного сопротивления шероховатых поверхностей.

Первая область гидравлического сопротивления:

или, или

где Кт критерий зоны турбулентности;

- абсолютная эквивалентная шероховатость, м;

- внутренний диаметр трубопровода, м.

,

где V–cредняя скорость движения жидкости в живом сечении, м/с;

- кинематическая вязкость жидкости, м2/с.

(формула Блазиуса)

(формула П.К. Конакова)

Вторая область гидравлического сопротивления:

или, или

(формула А.Д. Альтшуля)

(формула Н.З. Френкеля)

Третья область гидравлического сопротивления:

или, или

(формула Шифринсона)

(формула Никурадзе)

15. Потери напора при неравномерном движении жидкости

Местные потери напора, как правило, вычисляются по формуле, которая в общем виде записывается как (формула Вейсбаха):

где - безразмерный коэффициент местного сопротивления;

- средняя скорость движения жидкости в русле за местным сопротивлением, м/с.

Вход в трубопровод с острыми кромками:

Выход из трубопровода под уровень жидкости резервуара:

Внезапное сужение:

Внезапное расширение: (формула Борда)

где V1иV2 -cредние скорости движения жидкости соответственно до и после местного сопротивления, м/с.

Формула применяется при вычислении потери напора по скоростному напору за местным сопротивлением.

Задвижка с вертикальным передвижением перекрывающего диска:

Вентиль с вертикальным возвратно-поступательным движением запорного клапана:

Резкий поворот:

Угол

поворота

00

200

300

450

600

750

900

А

0

2,50

2,22

1,87

1,50

1,28

1,20

В

0

0,05

0,07

0,17

0,37

0,60

0,99

16. Расчет простых трубопроводов

Движение жидкости в напорных трубопроводах обусловлено раз­ностью напоров в начальном и конечном живых сечениях трубы. Она создается с помощью насоса или за счет уровня жидкости в резервуа­ре.

В трубе, соединяющей два резервуара с разными уровнями (рис.), возникает напорное движение. Если второй резервуар от­сутствует, то жидкость выходит непосредственно из трубы в атмосферу.

В зависимости от соотношения между мест­ными потерями напора и потерями напора по длине (на трение) трубо­проводы подразделяют на гидравлически короткие и гидравлически длинные.

Если местные потери напора составляют более 5—10 % по­терь напора по длине, трубопроводы называют короткими. Они имеют сравнительно небольшую длину (менее 50 м).

Когда местные потери напора составляют менее 5—10 % потерь напора по длине, трубопро­воды называют длинными.Это обычно магистральные трубопроводы большой протяженности.

Длинные трубопроводы разделяют на:

- простые;

- сложные.

Простой трубопроводтрубопровод без от­ветвлений (чаще с постоянным диаметром и выполненный из одного ма­териала).

Сложный трубопроводтрубопровод, имеющий ответвления.

Гидравлические расчеты коротких трубопроводов выполняются с помощью уравнения Бернулли, учитывая индивидуально все ви­ды потерь напора по формулам Дарси-Вейсбаха и общей формулы Вейсбаха.

Гидравлический расчет сифона и всасывающей трубы насоса проводится по схеме расчета короткого трубопровода.

Сифон- это труба, часть которой расположена выше уровня жидкости в резервуаре, питающем трубу жидкостью.

Труба, по которой насос засасывает жидкость из резервуара, называется всасывающей трубой.

В двух указанных случаях труб возникает вакуум.

При расчете длинных трубопроводов местные потери напора учитывают сум­марно, увеличив на 5 ... 10 % потери напора по длине, так как в дан­ном случае потери напора по длине являются основными.

Основная формула и таблицы для гидравлического расчета труб

Для гидравлического расчета напорных трубопроводов применяется уже известная формула Дарси-Вейсбаха с использованием формул для коэффици­ента λ при турбулентном движении жидкости.

Подстав­ляя в формулу Дарси-Вейсбаха значение средней скорости для круглой трубы получим:

Из этой формулы видно, как велико влияние диаметра на потерю на­пора по длине.

Введя обозначение

формулу запишем в виде

Эта формула является главной в расчетах трубопроводов.

Величи­ну К называют расходной характеристикой: м3/с или л/с.

Так как

Получаем:

Расходная характеристика - это рас­ход потока при гидравлическом (пьезометрическом) уклоне, равном единице.

Величину называют удельным сопротивлением трубопро­вода.

Поэтому формула потерь напора по длине принимает вид:

Произведение называютсопротивлением трубопровода.

По­этому

Видно, что потеря напора при турбулентном движении жидкости пропорциональна расходу во второй степени.

На основе приведенных формул, а также формул для коэффициен­та гидравлического трения λ составлены различные таблицы, широко используемые в гидравлических расчетах напорных трубопроводов.

Могут быть выделены два типа таблиц:

- в зависимости от внутреннего диаметра трубы даны расходные характеристики в первой и во второй степени и удельные сопротивле­ния. При скоростях V < 1,2 м/с удельные сопротивления определяют с учетом поправки на неквадратичность связи потерь напора со сред­ней скоростью потока (переходная область сопротивления);

- в зависимости от расхода воды и внутреннего диаметра трубы да­ны средние скорости потока и пьезометрические уклоны, увеличенные в 1000 раз (для удобства записей). Поэтому в расчетах потерь напора табличные значения пьезометрических уклонов надо уменьшать в 1000 раз.

Таблицами Шевелева Ф.А. предусмотрены гидравлические расчеты труб: сталь­ных и чугунных, асбестоцементных, железобетонных, пластмассовых, стеклянных.

Все таблицы составлены применительно к размерам труб, изготав­ливаемых согласно ГОСТу. За исходный диаметр в таблицах принят диаметр условного прохода в миллиметрах.

Под условным проходом понимают приближенный (условный) внутренний диаметр труб, вы­пускаемых с различной толщиной стенок и постоянным наружным диа­метром.

Например, у стальной трубы с наружным диаметром 159 мм толщина стенок может быть 2,5 ...7 мм. При толщине стенки 2,5 мм внутренний диаметр трубы составляет 154 мм. При толщине стенки 7 мм он равен 145 мм. В этом случае за условный проход принимают 150 мм.