Види гідравлічних опорів
Втрати напору (енергії) потоку пов’язані з опорами двох видів:
- опорами по довжині, які обумовлені силами тертя;
- місцевими опорами, які обумовлені зміною швидкості потоку за величиною та напрямком.
Тому загальні втрати напору підраховуються за формулою:
.
Втрати
напору по довжині трубопроводу визначають
за формулою Дарсі-Вейсбаха:
,
місцеві
втрати за формулою Вейсбаха:
,
де
- коефіцієнт гідравлічного тертя;
- довжина трубопроводу; d
- діаметр трубопроводу; v
- середня швидкість потоку за місцевим
опором;
- коефіцієнт місцевого опору.
Визначення коефіцієнту гідравлічного тертя
Коефіцієнт гідравлічного тертя визначається в залежності від того, в якій гідравлічній області працює труба. Виділяють такі області гідравлічних опорів:
- область гідравлічно гладких труб;
- область гідравлічно шорстких труб (квадратична область);
- перехідна область.
В області гідравлічно гладких труб коефіцієнт залежить тільки від числа Рейнольдса. У перехідній області коефіцієнт залежить від числа Рейнольдса та відносної шорсткості. В області квадратичного опору коефіцієнт залежить тільки від відносної шорсткості.
Критерієм
гідравлічної
області є параметр
,
де Δ– еквівалентна шорсткість труби.
Значення еквівалентної шорсткості
приймають в залежності від матеріалу
стінок русла і їх стану.
Для
області гідравлічно гладких труб з
турбулентним режимом руху рідини
(Re>2320)
<10.
Коефіцієнт
гідравлічного
тертя
визначають за формулою Блазіуса:
.
Для
перехідної області 10<
<560.
Коефіцієнт
визначають за формулою Альтшуля:
.
Для
квадратичної областї
>560.
Коефіцієнт
визначають за формулою Шифрінсона:
.
Коефіцієнт
гідравлічного тертя при ламінарному
режимі залежить від числа Рейнольдса
та дорівнює
.
Для визначення коефіцієнта використовують також інші формули. Наприклад, в квадратичній області опору при v ≥ 1,2 м/с, формулу Шевельова:
.
Тема 7. Класифікація та розрахунки трубопроводів. Гідравлічний удар в трубах.
Класифікація трубопроводів (короткі, довгі: прості, складені; розгалужені, кільцеві, послідовне та паралельне з'єднання труб).
Задачі з розрахунку напірних та безнапірних трубопроводів.
Явище гідравлічного удару в напірних трубопроводах. Прямий та непрямий удар. Розрахункові формули для визначення підвищення тиску або напору. Заходи запобігання гідравлічного удару.
Розрахунки трубопроводів
Принципово трубопроводи поділяють на:
- короткі, для яких загальні втрати напору враховують втрати напору по довжині труби та місцеві втрати: ;
- довгі,
для яких загальні
втрати напору складаються головним
чином з втрат напору по довжині
трубопроводу
.
Втрати напору в місцевих
опорах приймають
,
тому
.
Короткі трубопроводи розраховують за допомогою рівняння Д.Бернуллі.
Трубопроводи однакового діаметру без відгалужень називають простими. Трубопроводи, що складаються з труб різного діаметра або з відгалуженнями (послідовно та паралельно з'єднані, тупикові, кільцеві) називають складними.
Для послідовно поєднаних трубопроводів для визначення напору та витрати використовують такі залежності:
Н =
=
;
.
Для паралельно з’єднаних трубопроводів втрати напору в кожному відгалуженні однакові, а витрата підсумовується:
Н=
=
;
.
Для довгих трубопроводів втрати напору можна визначити за однією з формул: ,
,
.
де
S
- питомий опір трубопроводу, К
– витратна характеристика труби.