Сопротивление трения

Сопротивление трения, называемое также сопротивлением по длине, существует при движении реальной жидкости по всей длине трубопровода. На него оказывает влияние режим течения жидкости (ламинарный, турбулентный, степень развития турбулентности). Так, турбулентный поток, как отмечалось, характеризуется не только обычной, но и турбулентной вязкостью, которая зависит от гидродинамических условий и вызывает дополнительные потери энергии при движении жидкости.

Местные сопротивления возникают при любых изменениях значения скорости потока или ее направления. К их числу относятся вход потока в трубу и выход из нее жидкости, внезапные сужения и расширения труб, отводы, колена, тройники, запорные и регулирующие устройства (краны, вентили, задвижки) и др.

Таким образом, потерянный напор является суммой двух слагаемых:

8-1

где и – потери напора вследствие трения и местных сопротивлений соответственно.

В случае ламинарного движения по прямой трубе потеря напора на трение (т. е. его потеря по длине) может быть определена теоретически на основании уравнения Пуазейля (4-7).

Действительно, согласно уравнению Бернулли, для горизонтального трубопровода постоянного сечения напор, теряемый на трение

При подстановке Ар – pgh_TP в уравнение (4-7а) и замене объемного расхода Q произведением средней скорости потока w на площадь поперечного сечения трубы получим:

где и – длина и диаметр трубы; и – вязкость и плотность жидкости.

Отсюда, после сокращений, находим потерянный напор:

Умножая числитель и знаменатель правой части на и группируя величины, окончательно получим

Таким образом, при ламинарном движении по прямой круглой трубе

8-2

т. е. потерянный на трение напор выражается, через скоростной напор .

Величину, показывающую, во сколько раз напор, потерянный на трение, отличается от скоростного напора, называют коэффициентом потерь энергии по длине, или коэффициентом сопротивления по длине, или коэффициентом сопротивления трения, и обозначают символом _р, а отношение 64/Re, входящее в эту величину – коэффициентом гидравлического трения, или просто коэффициентом трения, и обозначают через . Поэтому

	8-3
	8-4

Следовательно, уравнение (8-2) может быть представлено в виде

8-5

или для потери давления (с учетом того, что )

8-5а

Уравнение (7-5а) при хорошо согласуется с опытными данными для установившегося ламинарного движения (Re < 2320). В этих условиях коэффициент трения практически не зависит от шероховатости стенок трубопровода.