Гідравлічні опори і втрати напору

Витрата рідини

Витрата рідини по трубопроводах

. (5)

З урахуванням умов даного завдання витрату Q_i=Q₁=Q₂=Q можна вважати в мережі сталою.

При відомих значеннях Q_i та V_i можна розрахуватидіаметр трубопроводу

, (6)

де d_i -внутрішній діаметр трубопроводу, м;

Q_i - витрата рідини по трубопроводах, м³/с;

V_і - середня швидкість течії рідини на

відповідній ділянці, м/с.

Сумарні втрати напору на всіх ділянках мережі пов’язані з гідравлічними опорами, що їх долає потік рідини під час її руху.

Розрізняють втрати напору на тертя по довжині трубопроводу , які в загальному залежать від довжини, розмірів поперечного перерізу трубопроводу, шорсткості його внутрішніх стінок, в’язкості рідини, швидкості її руху, і місцеві втрати напору на окремих ділянках трубопроводів, де відбувається зміна швидкості як за величиною, так і за напрямом.

Втрати напору на тертя. Втрати напору на тертя визначають за формулою Дарсі-Вейсбаха

, (7)

де λ - гідравлічний коефіцієнт тертя по

довжині (коефіцієнт Дарсі);

l - довжина трубопроводу, м;

d - внутрішній діаметр трубопроводу, м;

V - середня швидкість течії рідини, м/с;

g - прискорення вільного падіння, м/с².

Гідравлічний коефіцієнт тертя λ (коефіцієнт Дарсі) у загальному випадку залежить від режиму течії рідини і відносної шорсткості поверхні труб.

Режим течії рідини визначають за допомогою безрозмірного числа Рейнольдса Re. Для трубопроводів круглого перерізу число Рейнольдса обчислюється за формулою

, (8)

де - кінематична в’язкість рідини, м²/с.

Кінематичну в'язкість можна вибрати за табл. Б.2 або брати з довідників.

Експериментально визначено, що для трубопроводів круглого перерізу при Re ≤ 2320 існує ламінарний режим, при Re >4000 – турбулентний режим.

При ламінарному режимі гідравлічний коефіцієнт тертя рекомендується визначати за формулою

. (9)

При турбулентному режимі коефіцієнт λ залежить у загальному випадку від числа Рейнольдса Rе та відносної шорсткості (Δ_е — еквівалентна шорсткість) і визначається за емпіричними формулами. При цьому розрізняють три області гідравлічних опорів — гідравлічно гладких труб, перехідну і квадратичну.

Для області гідравлічно гладких труб коефіцієнт гідравлічного тертя λ визначається за формулою Конакова

(10)

або за формулою Блазіуса

. (11) (11)

Область гідравлічно гладких труб знаходиться в межах .

У перехідній області для обчислення коефіцієнта λ використовується формула Альтшуля

. (12)

Значення еквівалентної шорсткості Δ_е для труб з різних матеріалів наведені в табл. Б.4.

У квадратичній області опору (області гідравлічно шорстких труб) коефіцієнт λ може бути знайдений за формулою Нікурадзе

(13)

або за формулою Шифрінсона

. (14)

Гідравлічний коефіцієнт тертя при турбулентному режимі можна визначити і графічно (додаток В). Для цього треба знати число Рейнольдса Re і відношення .

Місцеві втрати напору. На місцевих гідравлічних опорах унаслідок зміни конфігурації потоку на коротких ділянках змінюються швидкості течії рідини за значенням і напрямком та утворюються вихори. Це є причиною місцевих втрат напору. Місцевими опорами є розширення та звуження трубопроводу, поворот, шайба, діафрагма, вентиль, засувка, кран, клапан тощо.

Втрати напору на місцевих опорах визначають за формулою Вейсбаха

, (15)

де - коефіцієнт місцевого опору;

V - середня швидкість течії рідини у місці

перерізу місцевого опору, м/с.

Для вибору коефіцієнтів місцевих опорів можна скористатися даними табл. Б.6.

Для зручності розрахунків визначають окремо втрати напору для всмоктувального і напірного трубопроводів, а потім їх підсумовують.

Сумарні втрати напору на окремих ділянках мережі

, (16)

де Σh_i - втрати напору на кожній ділянці, м;

і - позначення ділянки;

n - позначення місцевого опору;

V_і - середня швидкість течії рідини на відповідній ділянці, м/с.

Сумарні втрати напору у трубопровідній мережі складаються із сумарних втрат напору у всмоктувальному і напірному трубопроводах (2).

У методичних вказівках розглянуто просту трубопровідну мережу, основні елементи якої наведені на рис.7.1.

Дата добавления: 2015-05-08