Потери напора по длине потока

 

Потери напора по длине, иначе их называют потерями напора на трение, возникают в гладких прямых трубах с постоянным сечением при равномерном течении. Такие потери обусловлены внутренним трением в жидкости и поэтому происходят и в шероховатых трубах, и в гладких. Основной расчетной формулой для потерь напора при ламинарном и турбулентном режиме движения жидкости в круглых трубах является формула Вейсбаха-Дарси и имеющая следующий вид:

 

,

 

где λ– коэффициент гидравлического трения (иначе его называют коэффициент потерь на трение или коэффициент трения);

l - длина трубопровода, м;

d – диаметр трубопровода, м;

 - средняя скорость движения жидкости, м/с;

g – ускорение свободного падения, м/с².

 

Коэффициент трения λ зависит от числа Рейнольдса Re (режима движения жидкости) и от безразмерного геометрического фактора - относительной шероховатости Δ/d (или d/∆,  – абсолютное значение эквивалентной шероховатости).

Коэффициент трения при ламинарном режиме движения жидкости рассчитывается по формуле:

 

,

 

Область турбулентного и переходного режимов в свою очередь разбиваются на три области:

1) область гидравлически гладких труб: ;

2) область доквадратичного сопротивления шероховатых труб: ;

3) область квадратичного сопротивления шероховатых труб: .

На практике при турбулентном режиме движения коэффициент трения может быть определен по графику Г.А. Мурина (рисунок 24) или рассчитан по формуле А.Д. Альтшуля:

 

,

 

где Re – критерий Рейнольдса,

 – коэффициент трения;

 – абсолютное значение эквивалентной шероховатости, м.

d – диаметр трубопровода, м.

 

 

Рисунок 24 – График Мурина

 

Область I соответствует области доквадратичного сопротивления шероховатых труб: ;

Область II соответствует области квадратичного сопротивления шероховатых труб: .

Область гидравлически гладких труб () на графике Мурина соответствует нижней кривой.

Величина  называется   относительная шероховатость трубопровода.

Обратное значение  - относительная гладкость трубопровода.

 

Величину абсолютной эквивалентной шероховатости D при расчетах берут из справочной литературы в зависимости от материала трубопровода и состояния его внутренней поверхности (срок службы, вид перекачиваемой жидкости, рабочие параметры и т.д.) [2-5,13].