Потери напора по длине трубопровода при равномерном установившемся движении жидкости могут быть определены по формуле Дарси-Вейсбаха:
(3.2)
где hl – потери напора по длине трубопровода, измеряемые в метрах столба жидкости, которая протекает по трубопроводу;
l – коэффициент гидравлического трения;
l – длина трубопровода, м;
d – диаметр трубы, м;
V – средняя скорость движения жидкости, м/с.
Коэффициент гидравлического трения l определяется величиной двух безразмерных параметров: числом Re и относительной шероховатостьюD /d.
При ламинарном режиме l определяется по формулеПуазейля-Стокса:
(3.3)
При турбулентном режиме (2320< Rе< 100000) для гидравлических гладких труб l можно определить по формуле Блазиуса:
(3.4)
Для гидравлических шероховатых труб l можно определить по формуле А.Д. Альтшуля
(3.5)
Для квадратичной области сопротивление l определяется по формуле Б.Л. Шифринсона:
(3.6)
Для водопроводных чугунных и стальных труб при скорости движения жидкости (воды) v = 1,2 м/с коэффициент l можно определить по формуле Ф.А. Шевелева:
(3.7)
Ориентировочные значения абсолютной шероховатости Dдля труб из разных материалов приведены в приложении 6.
При установившемся равномерном движении жидкости в трубах и пожарных рукавах коэффициент гидравлического трения в большинстве случаев не зависит от числа Re.
В этих случаях линейные потери напора можно определить по упрощенным формулам:
(3.8)
где he – потери напора по длине трубопровода, м;
l – длина трубопровода, м;
Q – расход жидкости, м 3/ с;
A – удельное сопротивление.
Значения удельного сопротивления A приведены в приложении 7.
В справочной литературе приводятся значения удельного сопротивления для расхода Q, выраженного в л/с и м3/с.
Учитывая, что
Формулу (3.8) можно записать
(3.9)
где S – сопротивление участка длиной l, значение которого для чугунных труб приведены в приложении 8;
Q – расход жидкости, л / с.
При скоростях движения жидкости менее 1,2 м/с необходимо ввести поправочный коэффициент Кn, значения которого приведены в приложении 9. Скорость движения воды в трубах может быть приближенно определена по приложению 10. Формулы (3.8) и (3.9) могут быть записаны в виде
(3.10)
Потери напора в пожарных рукавах удобнее определить через сопротивление одного стандартного рукава длинной 20 м.
(3.11)
где hp – потери напора в рукавной линии, м;
n – число рукавов;
Sp – сопротивление одного стандартного рукава длиной 20 м, значения которого Sp приведены в приложении 11;
Q – расход воды по рукавной линии, л/с.