7. Які існують види опору (втрат напору) при руху рідини. Наведіть формули для їх розрахунку.

При турбулентному русі окрім втрат тиску на тертя спостерігається і втрати тиску у місцевих опорах при місцевих опор утворюються додаткові турбулентності, в яких енергія потоку розсіюється (переходить в тепло).

Всі місцеві опори діляться на 4 групи:

опори, що викликані зміною діаметра труб,

опори, викликані зміною напрямку руху – повороти,

опори, які викликані злиттям або розподілом потоків (трійники, хрестовини).

Опори, які викликані наявністю в потоці твердих тіл або наявністю запірно-регулюючої арматури (крани, вентилі, засувки, решітки).

Місцеві опори характеризуються коефіцієнтами місцевого опору, який позначається ζ – втрати тиску або напору після проходження місцевого опору, обчислюється за формулою Вейсбаха. Вона застосовується тільки для турбулентного руху (Re>2320):

V_i – швидкість в і-тому перетину трубопроводу;

Коефіцієнт місцевого опору визначається у більшості випадків експериментальним шляхом, його значення наведені у довідниках.

Орієнтовні значення ζ для різних видів опору

Вид опору	ζ
Пробковий кран (відкритий)	0,4-1,5
Вентиль	2,5-6
Засувка (відкрита)	0,15
Різкий поворот труби на 300, 450,900	0,16;0,32;1,19

8. Які існують режими руху рідини? Що визначає критичне число Рейнольда? Яке його значення?

Ламінарним режимом руху називається рух, при якому лінії течії залишаються паралельними і не руйнуються на протязі всього шляху руху. Турбулентним режимом руху називається рух, при якому в потоці рідини створюються збурення і лінії течії руйнуються та змішуються. Режим руху визначається за допомогою кінематичної характеристики, яка називається числом Рейнольдса (Re)

,

d - характеризує поперечний розмір живого перерізу площею , м²; може бути діаметром кругової труби (D_y) або гідравлічним радіусом (R);

- середня швидкість течії;

- коефіцієнт кінематичної в’язкості (для повітря м²/с; для води м²/с).

З фізичної точки зору більш реально в’язкість характеризується коефіцієнтом динамічної в’язкості

Для повітря Па/с; для води Па/с.

Число Рейнольдса труб круглого діаметру становитиме

Критичне число Рейнольдса становитиме

=2320

Якщо в деякому перерізі потоку рідини Re [0;2320], то в цьому перерізі режим руху буде ламінарним. Якщо Re [2320;10⁷].

2320 – відноситься до труб круглого діаметру. Якщо канали відкриті, то характерний розмір D_y буде дорівнювати R. Знайдемо Re_кр для радіуса R:

=580

9. Викладіть особливості гідравлічного розрахунку безнапірних труб.

Безнапірний режим руху рідини існує у річках, штучних каналах, відкритих жолобах, каналізацій різного призначення.

Безнапірним рухом називають рух рідини, при якому вона має вільну поерхню у трубопроводі і протягом всього руху контактує з атмосферним повітрям.

У звۥязку з тим, що на вільній поверхні неможливо стиснути рідину, тому у потоці P_п=0, а рух рідини забезпечується похилом каналів, який дорівнює гідравлічному похилу (i=∆h/l).

Середня швидкість потоків у відкритих руслах обчислюється за формулою Шезі:

С – коефіцієнт Шезі, для обчислення якого існує безліч формул

і – гідравлічний похил;

R – гідравлічний радіус

N – гідравлічна шорсткість поверхонь стінок каналів, значення задаються у довідниках n є (0,001-0,030);

Якщо n невідомо, то коефіцієнт Шезі с можна розрахувати за формулою:

λ – гідравлічний коефіцієнт тертя

При турбулентному режимі руху у відкритих руслах для широких русел швидкість розподіляється за законом Базеля

У звۥязку з тим, що V_д ≠ V , відкриті русла мають кращу транспортуємість твердих порід (до 250 мм у поперек), ніж напірні (80 мм у поперечнику).