Гидравлическое сопротивление, потери напора при движении жидкости в трубопроводах

Уравнение Бернулли для потока жидкости

Общий вид уравнения Бернулли для потока жидкости можно записать в виде: z + p/γ +α v² /(2g) + h_пот = const.

Коэффициент α учитывает влияние неравномерности распределения скоростей по сечению на удельную кинетическую энергию потока, вычисленную по средней скорости. Коэффициент α называют коррективом кинетической энергии или коэффициентом Кориолиса.

Практический и энергетический смысл уравнения Бернулли. Все члены уравнения выражаются в единицах длины, поэтому каждый из них может называться высотой: z – геометрическая высота, или высота положения; p/γ – пьезометрическая высота или высота гидродинамического давления; v² /(2g) – высота, соответствующая скоростному напору; h_пот – высота, соответствующая потерям напора. Следовательно, геометрический смысл уравнения Бернулли может быть сформулирован так: при установившемся движении жидкости сумма четырех высот (высоты положения, пьезометрической высоты, высоты, соответствующей скоростному напору, и высоты, соответствующей потерям напора) остается неизменной вдоль потока.

Кроме того, каждый из членов уравнения Бернулли выражает удельную энергию потока, т.е. энергию, приходящуюся на единицу веса движущейся жидкости: z – удельная энергия положения; p/γ – удельная энергия гидродинамического давления; v² /(2g) – удельная кинетическая энергия; h_{пот –} потери удельной энергии. Энергетический смысл уравнения Бернулли можно сформулировать следующим образом: при установившемся движении жидкости сумма четырех удельных энергий (энергии положения, энергии гидродинамического давления, кинетической энергии и потерь энергии) остается неизменной вдоль потока.

Падение напорной линии на единицу длины называется гидравлическим уклоном i и характеризует потери напора на единицу длины.

На основании уравнения Бернулли сконструированы такие приборы, как водомер Вентури, водоструйный насос, эжектор, гидроэлеватор и пр.

Виды сопротивлений (потерь напора). В протяженных трубопроводах становятся существенными потери напора за счет трения жидкости о стенку трубы, приводящие к превращению части механической энергии в теплоту. Эта часть потерь напора называется потерями напора по длине трубы (линейные потери). К потерям напора приводят также повороты, резкие сужения, расширения и другие изменения геометрии трубы, способствующие вихреобразованию. Эти препятствия потоку называются местными сопротивлениями.

Потери напора на трение по длине труб определяют по формулам:

h_l = il;

h_l = Sq²_р = Alq²_р,

где l – длина расчетного участка трубопровода данного диаметра, м; S – гидравлическое сопротивление трубопровода; q_p – расчетный расход воды на участке трубопровода, л/с; А – удельное сопротивление трубы; i – гидравлический уклон.

Потеря напора на единицу длины тем больше, чем меньше диаметр и больше расход воды.

Для стальных и чугунных труб гидравлический уклон определяют по СНиП: при скорости движения воды V > 1,2 м/с: i = 0,001735q²/d^5,3

при малых скоростях V < 1,2 м/с i = 0,001712 q²/d^5,3[1 + 0,867/х]⁰'³.

Для пластмассовых труб i = 0,00105 q¹_'⁷⁷⁴/d^4,774

Местные потери напора в соединениях труб, фасонных частях, арматуре определяют в зависимости от средней скорости движения воды на расчетном участке и коэффициентов местных сопротивлений по формуле .

Дата добавления: 2014-12-10