Классификация потерь напора, равномерное и неравномерное движение. Потери напора при равномерном движении жидкости. Ламинарный режим

Потери напора при движении жидкости складываются из двух видов потерь:

                                             

       - потерь напора по длине потока, обусловленных действием сил трения по поверхности русла и внутри жидкости;

                   - местных потерь напора, связанных с деформацией потока, изменением характера его движения на отдельных очень коротких участках русла.

 Сила трения на участке русла равна:

                                   

где  сила трения, приходящаяся на единицу площади поверхности русла (касательное напряжение);

смоченный периметр, м;

 длина участка русла, м.          

Источником потерь энергии, как по длине, так и сосредоточенных (местных) является:

- вязкость жидкости;

- неровность стенок русла.

 Силы вязкости в жидкости зависят от режима движения жидкости.

Потери напора по длине (при равномерном движении) определяют по формуле Дарси-Вейсбаха:

                                             

                                             

где  так называемый коэффициент гидравлического трения по длине (коэффициент Дарси).

R - гидравлический радиус, м 

               

Условия применимости формулы Дарси-Вейсбаха:

1. Движение установившееся;

2. Движение равномерное;

3. Движение напорное или безнапорное;

4. Режим движения ламинарный или турбулентный.

 

Для ламинарных потоков:

                                             

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;

Область квадратичного сопротивления шероховатых поверхностей.

 

Первая область гидравлического сопротивления:

 

           или , или

 

где К_т – 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) 

 

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 V₁ и V₂ - 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:

                                             

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: