Сопротивление трения по длине.

Потери напора по длине прямой цилиндр трубы опред-тпо ф-ле Дарси-Вейсбаха: h_тр=λ , где l, d – длина и внутр-й диаметр трубы, λ – коэффициент сопротивления трения (коэф-т Дарси). Комплекс λ показывает какую часть от скоростного напора составляет потери напора на преодоление сопротивления по длине. Коэф-т Дарси в общем случае явл-ся функцией от шероховатости внутр-й поверх-ти трубы, ее диаметра, вязкости ж и средней скорости. Λ=λ(Δ,d,υ,V_ср)=λ(,Re), Δ – шероховатость, высота неровности, - относит-ая шероховатость. Коэффициент Дарси существенным образом зависит от режима движ-я ж. 1. При ламинарном режиме коф-т Дарси опред-ся по ф-ле Пуазейля: λ= 2. При турбулентном режиме коэф-т Дарси опред-ся по ф-ле Альтшуля: λ=0,11( + )^0,25.

В трубах и каналах технических устройств преобладает ткрбулентное движение. Потери напора при турбул-ом движ-ии существенно превышают потери напора при ламинарном движ-ии.

 

Местные гидравлические сопротивления.

Потери напора на местных гидравлических сопротивлениях опред-ся по ф-ле Вейзбаха. H_{м –} потери напора на мест сопр-ях. H_м=ζ , где Ζ(дзета) безразмерный коэффициент- коэф-т местного сопротив-я. Vср- средняя скорость жидкости в сечении за местным сопротивлением. Коэф-т дзета показывает какую часть от скоростного напора составляют потери напора на местном сопротив-ии. В общем случае дзета зависит от числа Рейнольжса, конфигурации местного сопротив-я и режимов движ-я. 1. При турбул-ом режиме дзета не зависит от числа Рейнолдса, опред-ся толкь формой местного сопротив-я, численне знач-е можно найти в справочниках. 2. При ламинар-ом режиме: ζ= +ζ_кв, где С – постоянная, зависящая от формы местного сопротив-я, ζ_кв – коэф-ент местного сопротив-я в квадратичной зоне турбулентного режима. Величина С и ζ_кв можно найти в справочниках.

 

Установившееся движение ж по трубопроводам. Виды трубопрводов.

Трубопровод явл-ся обязат-ым элементом большинства гидросистем и предназначен для транспортирования (перемещения жидкостей). Трубопровод ы изготавливают из ме, пластиков, металл-пластиков, стеклотканей и др материалов. В трубопроводах включается запорная и регулирующая арматура, к-я представляет собой местные гидравлические сопротивления. Арматура: вентили, и др устр-ва.

В зависимости от конфигурации различают простые и сложные трубопроводы. 1. Простой трубопровод состоит из труб одинакового диаметра и не имеет ответвлений. 2. Сложный труб-д состоит из простых, соединенных тем или иным способом. К ним относ-ся трубопров-ды с переменным по длине сеч-я.

В зависимости от соотношение потерь напора на местных сопротивлениях и потерь напора на прямолин-х участках трубопроводы подраздел-ся на короткие и длинные. Если потери на местных сопротивлениях составляют 10% и более от потерь напора по длине, то такой труб-д наз-т коротким, в противном случае труб-д явл-ся длинным.

 

Характеристика труб-да.

Рассмотрим простой трубопровод произвольно расположенный в пространстве, он состоит из прямых участков одинакового диаметра, между которыми включены местные сопротивления (поворот, вентиль, фильтр, обратный клапон и т.д.) рис. d=const, V_ср=Q/S=4Q/πd².

Уравнение Бернулли для выделенных сечений: Н₁=Н₂+h_1-2 - разность полных напоров в начальном и конечном сечении трубопровода равна суммарным потерям на трубопроводе. Где Н₁ и Н₂ – полные напоры в соотствующих сеч-х. h_1-2 – суммарные потери напора на трубопроводе. В соответствии с принципом наложения (суперпозиции) суммарные потери напора на простом трубопроводе склад-ся из потерь на прямолинейных участках и потерь на местных сопротивлениях h=h_1-2=∑h_{тр i}+∑h_{м I} (1)

Подставим соотношение (1) в формулы Дарси – Вейсбаха для потерь на местных сопротивлениях: h=∑λ_i + ∑ ζ = ( ∑l_i+∑ζ_i) =( ∑l_i+∑ζ_i) Q²=R(Q)Q²

Зависимость суммарных потерь напора на трубопроводе от расхода жидкости через него h=h(Q)=R(Q)Q² назыв-ся характеристикой трубопровода, а величина R(Q) – гидравлическим сопротивлениемтрубопровода или просто сопротивление трубопровода. Характеристикой трубопровода, полученная экспериментальным путем выглядит след-им образом: рис.

В этом случае говорят о квадратичном законе сопротивления, ему соответствует квадратичная харак-ка трубопровода.