На практике часто приходится иметь дело с турбулентным течением в некруглых трубах, применяемых, например, в охлаждающих устройствах (радиаторах, теплообменниках, охлаждающих трактах двигателей и др.).
Линия соприкосновения жидкости в живом сечении с поверхностями, ограничивающими поток, называется смоченным периметром. В полностью заполненных круглых трубах длина смоченного периметра χ равна периметру сечения. Если труба заполнена не полностью, смоченный периметр составляет часть полного периметра.
Гидравлическим радиусом называется отношение площади живого сечения к смоченному периметру в этом сечении
где ω – живое сечение, χ – смоченный периметр.
Рис.9 Определение гидравлического радиуса. d,r – геометрические радиусы.
В напорном потоке, заполняющем все (рис.9а) круглое сечение, где d, r –геометрические диаметр и радиус, гидравлический радиус равен
Гидравлический радиус равен Rг = 0,5r половине геометрического радиуса, четверти геометрического диаметра. Гидравлический диаметр равен четырем гидравлическим радиусам.
При неполном заполнении круглой трубы (рис.9б), например, на высоту радиуса
В прямоугольном потоке при полном заполнении сечения(рис.9), ширина b, высота сечения – h
При неполном заполнении сечения (рис.9г)
Расход жидкости и заданная площадь сечения S определяют среднюю скорость. Сила трения пропорциональна периметру сечения.
Для определения потерь при турбулентном и при ламинарном режиме используется формулой Вейсбаха—Дарси, в которую входит геометрическая характеристика сечения. Таким образом, для любой формы сечения
(10.9)
При этом коэффициент λт подсчитывают по тем же формулам, а число Рейнольдса выражают через гидравлический диаметр Dг:
Re = (VDг)/ν.
10. Определение потерь
1.1 Определение скорости и расхода жидкости. У-е Б. для 0-0 и 1-1, пл. сравн. по 1-1
1.2.Скорость и расход
2.1. Определение коэф. сопротивления задвижки. У-е Б. 0-0 и 2-2, пл-ть ср. по 2-2.
2.1. Определение суммарного коэффициента сопротивления
2.2. Определение коэффициента сопротивления задвижки
11.Построение диаграммы напоров. Использовать Excel.
1. Разбить трубопровод на участки, в которые входят местные сопротивления или участки трубопровода одинакового диаметра, сечения перенумеровать, начиная с нулевого.
2.1. Определить скорости в каждом сечении Vi, занести в таблицу;
2.2. определить скоростной напор [V2 /(2g)]i в каждом сечении, занеси в таблицу;
2.3. Определить коэффициенты сопротивления каждого участка. Для участков с местными сопротивлениями это будут коэффициенты местных сопротивлений. для участка с трубопроводами - коэффициенты потерь по длине. Занести коэффициенты в таблицу ζ;
2.4.Определить потери напора на каждом участке занести в таблицу;
3.1. Определить напор в начальном сечении (нулевом) - удельная энергия, обеспечивающая движение жидкости – Нi. Может быть задана или определяется при решении задачи;
3.2. Определить в каждом следующем сечении (после нулевого) напор Hi+1. Вычисляется, как разность между величиной напора в предыдущем сечении Hi и величиной потерь напора в текущем сечении hi+1.
Нi+1=Hi-hi+1
Например, в сечении 1 значение Н1=Н0-hм.п.1
3.3.Определить в каждом сечении значение пьезометического напора, как разность между значением напора в точке минус значение скоростного напора в точке
(р/ρg)i+1=Hi-(V2/2g)i+1.
Точка | Н | Пьзом. напор | Скорость | Скор. напор | Точки | К-т сопр. | Потери напора |
N |
| P/ρg | V | (V^2)/2g |
| ζn | hм.п. |
0 | 27 | 27,00 | 0 | 0 |
| 0 | 0 |
1 | 26,76 | 26,29 | 3,048 | 0,474 | 0-1 | 0,5 | 0,24 |
2 | 18,48 | 18,00 | 3,048 | 0,474 | "1-2 | 17,50 | 8,29 |
3 | 14,33 | 13,86 | 3,048 | 0,474 | "2-3 | 8,75 | 4,14 |
4 | 4,63 | 4,15 | 3,048 | 0,474 | "3-4 | 20,5 | 9,71 |
5 | 0,48 | 0,01 | 3,048 | 0,474 | "4-5 | 8,75 | 4,14 |