Понятие о свободном напоре

Местное гидравлическое сопротивление.

Распределение скоростей и потери напора при турбулентном режиме

При турбулентном режиме скорость движения в каждой точке потока постоянно изменяется по величине и направлению, колеблясь от одного какого либо значения, и называется осредненной местной скорость.

Если остаются неизменными во времени осредненные скорости, то турбулентное движение считают установившимся.

Осредненные скорости в данных точках практически постоянны и направлены вдоль оси потока. Поэтому при турбулентном режиме движения жидкости условно можно рассматривать как параллельно - струйное. Теоретических решений распределения скоростей по сечению потока и определения потерь напора для турбулентного режима нет.

Однако немецкий ученый Прандтль создал полуэмпирическую теорию турбулентности, в основу которой положена условная схема разделения жидкости в трубе на турбулентное ядро в центре и ламинарный слой по периметру.

По мере увеличения скорости турбулентное ядро увеличивается.

Полученное по этой полуэмпирической теории турбулентности распределение скоростей выражается по формуле:

– постоянная Прандтля = 0,4

3 – переходная зона, в этом случае коэффициент гидравлического трения зависит от коэффициента шероховатости и числа Рейнедса.

4- квадратичная зона (турбулентный режим) – от к. шероховатости

Если диаметр труб составляет до 50 мм, то применяют термин относительной гладкости, если больше – то относительная шероховатость.

При наличии местных сопротивлений движущаяся жидкость резко изменяет значение и направление скорости. При решении практических задач местные потери напора определяются по формуле:

Гидродинамический напор, который тратится на преодоление сопротивления по длине.

q – расход на сопротивление воды

l – длина трубопровода

А₀ – удельное сопротивление

H_св – это напор в наружной водопроводной сети, должен обеспечить подачу воды с некоторым запасом в самую удаленную и высоко расположенную точку. Этот напор будем называть свободный, или необходимый.

n – этажность застройки.

Этот напор создает насосом. Когда насосы не работают, то напор поддерживается за счет водонапорной башни. Для оценки обеспеченности необходимого напора в наружной водопроводной сети строят пьезометрическую линию, характеризующую пьезометрический напор в различных точках.

Располагаемый напор в любой точки сети представляет собой разность отметок пьезометрической линии и поверхности земли. Успешная работа этой сети гарантирована, когда эта разница будет больше свободного напора.