Теоретические основы работы

Существует два вида потерь гидравлического напора при движении жидкости: потери на трение при движении по прямым участкам трубопроводов и потери на вихреобразование при каждом изменении конфигурации проходного сечения. Первые из них называют поте­рями на трение (D Р_т), а вторые - потерями на местных сопротивлениях (D Р_м), т.е.

D Р = D Р_т + D Р_{м .} (2.1)

Потери на местных сопротивлениях определяются формулой Вейсбаха, как часть динамического напора потока (н/м²) перед сопротивлением:

(2.2)

где r – плотность жидкости, кг/м³;

– скорость движения жидкости по трубопроводу перед местным сопротивлением, м/с;

x – коэффициент местного сопротивления.

Коэффициент местного сопротивления (x) зависит от критерия Рей-нольдса (Re) и от конфигурации проходного сечения в устройстве, являющимся местным сопротивлением:

(2.3)

где d – диаметр трубы (м) или другой характерный размер устройства;

n – кинематическая вязкость жидкости, м²/c.

Кинематическая вязкость жидкости зависит от температуры, и зависимость вязкости от температуры представлена на графике рис. 2.1. Зависимость коэффициента местного со­противления от критерия Рейнольдса имеет место лишь при малых скоростях потока, соответствующих значениям критерия Рейнольдса Re <500. При прак­тике местные сопротивления обычно работают при более высоких значениях критерия Рейнольдса.

В этой области коэффициенты сопротивления остаются постоянными. Поэтому данная область (область Re > 500) называется областью автомодельности по критерию Re.

n,см2/с

0,020
0,015
0,010
0,050
					t, oC

.

Рис. 2.1. Кинематическая вязкость воды в зависимости от температуры

В ней местные сопротивления зависят только от конфигурации проходного сечения устройства, определяющего это сопро­тивление. Это позволяет составить справочные таблицы по гидравлическим со­противлениям основных используемых в технике устройств.

Потери гидравлического напора, связанные с распределенными по длине трубопровода потерями на трение, рассчитывают по формуле Дарси-Вейсбаха, так же как часть гидродинамического напора движущегося потока.

(2.4)

где l – коэффициент гидравлического сопротивления трения,

, d – длина и диаметр трубопровода;

a – коэффициент Кориолиса. При Re < 2320 берется a»2.

Коэффициент гидравлического сопротивления определяется двумя факторами – значением числа Рейнольдса и шероховатостью поверхности тру­бопровода. В связи с изменением характера течения при изменении критерия Рейнольдса изменяются также и зависимости для расчета коэффициентов гид­равлического сопротивления. Каждая из расчетных зависимостей применима лишь в соответствующей области значения критерия Рейнольдса. На практике пользуются несколькими записями расчетных формул, наиболее распространенные из которых сведены в табл. 2.1.

Используемые в расчетах величины шероховатости труб, изготовленных из различных материалов, представлены в табл. 2.2.