2015-10-14
362
Гидравлическое сопротивление – потери напора или потери давления на перемещение жидкости в трубе или местах, где скорость жидкости меняется по величине и направлению.
Гидравлическое сопротивление в прямолинейной трубе постоянного сечения называют потерей напора по длине (потерей давления по длине).
Потери напора по длине вычисляются по формуле Дарси:
где λ – коэффициент гидравлического трения,
L – длина прямолинейного участка трубы постоянного сечения,
d – внутренний диаметр трубы,
v – средняя скорость движения в трубе,
g – ускорение свободного падения,
L/d – относительная длина участка трубы,
v2/2g – скоростной напор.
Потери напора по длине на работающей установке определяются по результатам гидравлических измерений.
| Z1 |
| Z2 |
| h1=P1/ρg |
| h2=P2/ρg |
| плоскость сравнения |
Из уравнения Бернулли потери напора определяются:
Если d1 = d2 = idem (одинаковые) по всей длине участка, то
Если труба и горизонтальна, то
Потеря напора по длине равна разности показаний пьезометров.
Опытное значение коэффициента гидравлического трения.
Расчетное значение коэффициента гидравлического трения вычисляется при проектировании и проверочном расчете трубопровода.
При изменении скорости жидкости в трубе законы потерь напора меняются, изменяется и значение коэффициента гидравлического трения.
Увеличивая скорость v от 0 можно последовательно выделить области (зоны) сопротивления:
1. Область ламинарного режима (0 < Re < 2300).
слои жидкости прикрывают выступы шероховатости внутренних стенок и жидкость скользит по жидкости.
2. Область с перемежающейся турбулентностью, с неустойчивыми ламинарным и турбулентным режимами (2300 < Re < 4000).
Нет устойчивых закономерностей. При проектировании трубопроводов эта область не рекомендуется к применению.
Область турбулентного режима.
3. Область гидравлически гладких труб (4000 < Re < 10· d/Δ).
пристенный ламинарный слой прикрывает выступы шероховатости и турбулентное ядро скользит по жидкости.
(по Блазису)
4. Переходная область от гидравлически гладких труб к гидравлически шероховатым (10· d/Δ < Re < 500· d/Δ).
пристенный ламинарный слой утоньшен и не может прикрыть все выступы шероховатости и они дополнительно возмущают поток жидкости.
(по Альтшулю).
5. Область гидравлически шероховатых труб
Квадратичная область сопротивления.
пристенный ламинарный слой отсутствует.
(по Шифринсону)
Граничные числа Рейнольдса: 
, 
.
Абсолютная шероховатость Δ – высота неровностей внутренних стен трубы, величина гидравлическая, а не геометрическая, определяется по результатам гидравлических измерений и расчетов. С течением времени абсолютная шероховатость изменяется вследствие коррозии или облитерации внутренних стенок труб.
Таблица 5.4
| Материал труб и способ изготовления | Абсолютная шероховатость Δ, мм | |
| трубы новые | трубы старые | |
| Алюминиевые цельнотянутые Латунные и медные цельнотянутые Стальные цельнотянутые сварные сварные оцинкованные Чугунные Асбестоцементные Бетонные и железобетонные Пластмассовые Стеклянные | 0,03 0,006 0,06 0,1…0,2 0,1…0,2 0,25…1 0,05…0,1 0,3…0,8 0,05…0,07 0,001 | 0,1…0,2 0,01…0,05 0,15…0,3 0,8…1,5 0,4…0,7 0,8…1,5 0,1…0,6 0,5…3 0,08…0,1 0,05 |
Отклонение опытной величины от расчетной:
Контрольные вопросы
1. Виды потерь напора?
2. Потери в технических гладких и шероховатых трубах?
3. Влияет ли изменение диаметра трубы на потери напора при постоянном расходе жидкости?
4. Как определяются потери напора по длине?
5. Коэффициент гидравлического трения, от чего зависит его значение?
6. Что означает квадратичная область сопротивления?
7. Гидравлическое сопротивление это? На какие виды делятся гидравлические сопротивления?
8. Факторы влияющие на гидравлическое сопротивление?
9. Какие трубы имеют наименьшую абсолютную шероховатость?
Лабораторная работа №6
