Классификация потерь напора жидкости в трубопроводе

 

Из уравнения Бернулли для реальной жидкости следует, что по ходу течения жидкости происходят потери напора – hпот. Эти потери возникают из-за потери энергии потока, при перемещении жидкости в трубопроводе. Они образуются внутри потока, между потоком и жидкостью, из-за геометрии трубопровода и водопроводной арматуры в гидравлической сети.

 

В совокупности эти причины в результате дают потери напора в сети. Чем крупнее и сложнее сеть, тем больше потери напора. Таким образом, можно выделить следующие потери напора:

 

-потери по длине, -местные потери.

 

Потери по длине связаны с потерями внутри потока и взаимодействия потока с трубопроводом. Определяются потери по формуле Дарси.

 

Местные потери связаны с изменением геометрии трубопровода и наличия водопроводной арматуры в сети. Определяются по справочным данным.

 

Указанные потери вместе составляют суммарные потери напора трубопровода.. В крупных магистральных сетях, длинных трубопроводах доля местных потерь ничтожна мала по сравнению с потерями по длине. В трубопроводах, где местные потери менее 5% трубопровод длинный.

 

В коротких трубопроводах, значение потерь по длине мало. В данном случае учитываются местные потери.

 

Потери напора при ламинарном течении в круглых трубах

 

При ламинарном течении в жидкости возникает трение, вызванное ее вязкостью. Теория ла-минарного течения основывается на законе трения Ньютона.

 

При ламинарном течении закон распределения скоростей (независимо от числа Рейнольдса) имеет квадратичный характер,т.е.эпюра распределения скоростей(линия А) являетсяквадратичной параболой и описывается математической зависимостью

 

 

где r_о и r — соответственно радиус трубы и произвольный радиус, на котором определяется местная скорость v _м.

 

При r = 0 связь между максимальной (v_max) и средней (v_ср) скоростями:  Численное значение коэффициента Кориолиса

 

α ,для ламинарного режима течения: α _л= 2.

 

 

17

Потери напора при турбулентном течении в трубах.

Турбулентное течение сопровождается интенсивным перемешиванием струек и слоев жидкости

 

с образованием большого количества крупных и мелких вихрей. Отдельные частицы жидкости движутся хаотично, и практически ни одна из них не повторяет траекторию другой.

 

При турбулентном течении пульсирующий характер имеют все параметры потока, т.е.

 

физические параметры в турбулентном потоке переменны во времени, следовательно турбулентное течение является неустановившимся течением.

 

Однако пульсация параметров турбулентного потока происхо-дит около какого-то усред-ненного значения. Поэтому в дальнейшем турбулентное течение будем условно считать

 

установившимся, а вместо пульсирующих параметров будем принимать их усредненные значения.

 

При турбулентном течении из-за перемешивания струек и обмена частицами жидкости между соседними слоями происходит выравнивание скоростей в центральной части потока (линия В на рис. в), а у стенки, наоборот, имеет место резкое изменение скоростей, причем более значительное, чем при ламинарном течении.

 

В общем случае эпюра распределения скоростей при турбулентном течении напоминает прямоугольник (или трапецию), что характерно для идеальной жидкости.

 

Коэффициент Кориолиса α_т, учитывающий неравномерность распределения скоростей по сечению потока, при турбулентном режиме приближается к 1.

 

Для оценки гидравлических потерь напора при турбулентном режиме течения используется формула Дарси. Однако коэффициент потерь λ_T определяется сложными процессами, его значение зависит не только от числа Рейнольдса, но и от шероховатости стенок трубы.