Гидравлические сопротивления

ВВЕДЕНИЕ

Основы движения жидкостей и газов рассматриваются в гидродинамике, которая является частью гидравлики, где изучаются законы движения жидкостей и их взаимодействие с соприкасающимися с ними твердыми телами.

В практике работы инженера-теплоэнергетика необходимость в выполнении гидравлических расчетов, основанных на знании законов движения жидкостей и газов возникает:

- при расчетах трубопроводов раз­личного назначения (воздухопроводы, водопроводы, га­зопроводы, паропроводы и др.),

- конструирование гидрав­лических и воздуходувных машин (насосы, компрессоры, вентиляторы и пр.),

- проектирование котельных агрега­тов, печных и сушильных установок, воздухо- и газоочи­стных аппаратов, теплообменных аппаратов.

- при разработке и эксплуатации гидравлических машин (насосов, гидравлических двигателей и т.п.), топливных систем, систем смазки и охлаждения машин.

Рекомендуемые материалы

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ПОТЕРЯХ НАПОРА (ЭНЕРГИИ) НА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ

1.1.1. Виды гидравлических сопротивлений

Сопротивления движению жидкости, обуславливаемые трением (вязкостью), а также изменением конфигурации потока, называются гидравлическими сопротивлениями,

Потери напора учитываются седьмым членом уравнения Бернулли – h_w.

При этом они подразделяются на два вида:

1) потери напора на трение по длине потока – h_f;

2) потери от местных сопротивлений - h_м.с.

Сопротивлением трения по длине потока называется сопротивление, вызываемое трением внутри жидкости и между жидкостью и стенками русла (ограждающими стенками). Такие сопротивления характерны для прямых потоков значительной длины -  в каналах, трубах, на участках рек.

Местным сопротивлением называется сопротивление движению, вызываемое местной деформацией потока при резком изменении его конфигурации, например, при резком расширении или сужении потока, повороте, наличии в трубе задвижек, кранов и т.д. Такие сопротивления характерны в насосах, гидравлических установках с короткими трубами, но имеющими большое количество щитов, задвижек, вентилей и т.д.

Потери напора (оба вида) обычно выражают в долях от скоростного напора -  (в целях соблюдения размерности), это позволяет принимать принцип сложения потерь напора, т.е. записать

                                     (3.1)

1.2.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА (ЭНЕРГИИ) НА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ

1.2.1. Потери напора на трение по длине потока

Потери напора на трение по длине потока зависят от режима движения жидкости.

В обоих случаях как ламинарном, так и турбулентном потери определяют по формуле

                     (3.2.1)

где  - коэффициент сопротивления на трение по длине потока;

        l - коэффициент трения, зависящий от вязкости жидкости, шероховатости стенок и размеров трубы;

         L   - длина прямолинейного участка трубы;

         d   - внутренний диаметр трубы;

         - скоростной напор.

Как было отмечено ранее, при ламинарном режиме потери напора по длине потока пропорциональны средней скорости в первой степени. При турбулентном режиме   потери напора по длине потока пропорциональны квадрату средней скорости.

Рекомендация для Вас - 8.4 Восстановление экономики и облика города.

1.2.2. Потери напора от местных сопротивлений

Потери напора от местных сопротивлений обусловлены резкими изменениями величины и направления скорости движения жидкости. Простейшие местные гидравлические сопротивления можно разделить на расширения, сужения и повороты русла, каждое из которых может быть внезапным или постепенным. Они определяются по формуле Дарси-Вейсбаха

,                            (3.2.2)

где z_м.с. – коэффициент местного сопротивления;

     - скоростной напор в сечении за местным сопротивлением.

Значение коэффициента z_м.с. обычно определяют экспериментально и лишь в некоторых случаях теоретически.