КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Потери на трение по длине
Взаимное влияние местных сопротивлений Если расстояние между местными сопротивлениями достаточно велико, то местные потери можно арифметически суммировать, т.к. их взаимное влияние не сказывается на общем сопротивлении.
Длину взаимного влияния можно определить ориентировочно по формуле: l вз.вл = (40÷60) d. Если местные сопротивления расположены на меньшем расстоянии, то ξ Σ = k Σ ξ, где k – поправочный коэффициент, учитывающий взаимное влияние местных со-противлений. При этом «k» может быть ≷1. Если 1 > l вз.вл., то k = 1.
При равномерном движении жидкости в трубах постоянного диаметра потери напора на трение по длине трубы, как для ламинарного, так и для турбулентного течения, определяются по формуле Дарси-Вейсбаха: , где h, м - потери напора; λ - безразмерный коэффициент гидравлического трения; l, м - длина трубы; d, м- внутренний диаметр трубы; ν, м/с - средняя скорость в сечении потока. , или λ = при l = d, т.е. коэффициент гидравлического трения представляет собой коэффициент сопротивления трубопровода длиной, равной внутреннему диаметру трубы. В чем состоит физический смысл коэффициента трения λ? Рассмотрим равновесие столбика жидкости длиной l и радиусом r.
Сила давления F = (p 1 – p 2) p r 2; сила трения R = t 2p rl, где p r 2 – площадь живого сечения столбика жидкости; 2p rl – площадь боковой поверхности столбика. (p 1 – p 2) p r 2 = t 2p rl, отсюда D р тр. = (p 1 – p 2) = . Потери удельной энергии на трение в давлениях составляют: D р тр. = ρgλ , тогда = ρgλ , отсюда λ = . Физический смысл коэффициента гидравлического трения заключается в пропорциональности касательному напряжению, отнесенному к динамическому давлению.
В общем случае коэффициент λ зависит от относительной шероховатости внутренней поверхности стенок труб и числа Рейнольдса: l = f (R e, D/ d), где D/ d - относительная шероховатость трубы; D - абсолютная эквивалентная шероховатость трубы. Ее можно представить в виде песчинок одинакового размера, потери на которых эквивалентны потерям при реальной шероховатости трубы:
Величина абсолютной эквивалентной шероховатости трубы Δ выбирается по справочникам с учётом материала, способа изготовления, срока службы и условий эксплуатации трубы. Зависимость λ = f (Re; Δ/ d) можно рассмотреть на графике Мурина.
Рис. График Мурина В зависимости от режима течения эту зависимость можно разбить на две зоны: 1) зону ламинарного течения (Re ≤ 2320), где шероховатость не влияет нa сопротивление, коэффициент λ зависит только от числа Рейнольдса и определяется по формуле Пуазейля: ; 2) зону турбулентного течения (R e >2320). Для расчета величины коэффициента λ существует ряд эмпирических формул, одной из которых является универсальная формула Альтшуля: . В зависимости от соотношения и зону турбулентного течения можно разбить на три области, отличающиеся характером изменения коэффициента λ: а) область гидравлически гладких труб, где >> (при относительно небольших значениях чисел Re и малой шероховатости стенок труб), когда λ не зависит от шероховатости и определяется лишь числом Рейнольдса. В этом случае коэффициент λ может быть вычислен по формуле Блазиуса: ; б) переходная область, где и соразмерны, когда коэффициент λ зависит одновременно от двух параметров - числа Re и относительной шероховатости, и может быть вычислен по формуле Альтшуля; в) область гидравлически шероховатых труб, где << (при очень больших значениях чисел Re), когда коэффициент λ нe зависит от числа Re, а определяется лишь относительной шероховатостью.
Коэффициент λ можно вычислить по формуле Шифринсона: . Эта область еще носит название область квадратичного сопротивления, так как потери напора пропорциональны скорости (расходу) во второй степени, или область автомодельности по числу Рейнольдса, т.е. коэффициент λ не зависит от числа Рейнольдса. Разделение зоны турбулентного течения на области гидравлического сопротивления физически можно объяснить следующим образом. В турбулентном потоке непосредственно у стенки трубы имеется ламинарный подслой, толщина которого зависит от числа Re и может быть приближенно определена пo формуле: . Из этой формулы видно, что с увеличением скорости движения жидкости в трубе (соответственно числа R e) толщина ламинарного подслоя уменьшается. В зависимости от соотношения эквивалентной абсолютной шероховатости трубы Δ и толщины ламинарного подслоя δ л различают трубы гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые. Если δ л >Δ, поток не испытывает дополнительных завихрений от шероховатости поверхности. Такая труба называется гидравлически гладкой. Если же δ л<Δ, выступы шероховатости оголяются и в обтекающую их жидкость вносят дополнительные возмущения. В этом случае труба называется гидравлически шероховатой.
а) - гидравлически гладкая труба; б) – труба работающая в переходной области сопротивления; в) - гидравлически шероховатая труба.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1658; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |