17)Классификация потерь напора и формулы к ним

Потери удельной энергии (напора), затрачиваемой на преодоление сопротивлений движению вязкой жидкости( гидравлических сопротивлений), слагаются из потерь двух видов:

1. потерь напора на преодоление гидравлических сопротивлений по длине , и пропорциональных длине участков трубы, по которым движется жидкость – потерь по длине hдл

2. потерь напора на преодоление гидравлических сопротивлений в пределах коротких участков в непосредственной близости к тем или иным местным конструктивным устройствам труб,(вход, выход, расширение, сужение, поворот, трубопроводная арматура ,фасонные части и тп )-местных потерь напора hм

Принимается , что общие потери напора в системе труб = сумме потерь напора по длине отдельных участков и всех местных потерь напора :

hтр=сумма hдл + сумма hм

Эти потери энергии (в данном случае удельной ) обусловлены переходом механической энергии потока в тепловую . Процесс этот необратим

Во многих случаях приближённо можно считать, что потери энергии при протекании жидкости через элемент гидравлической системы пропорциональны квадрату скорости жидкости. По этой причине удобно бывает характеризовать сопротивление безразмерной величиной ζ, которая называется коэффициент потерь или коэффициент местного сопротивления и такова, что

То есть в предположении, что скорость w по всему сечению потока одинакова, ζ=Δp/e_торм, где e_торм = ρw²/2 — энергия торможения единицы объёма потока относительно канала. Реально в потоке скорость жидкости не равномерна, в справочной литературе в данных формулах принимается среднерасходная скорость w=Q/F, где Q — объёмный расход, F — площадь сечения, для которого рассчитывается скорость. Таким образом, средняя энергия торможения потока обычно несколько больше ρw²/2, см. Среднее квадратическое.

Для линейных потерь обычно пользуются коэффициентом потерь на трение по длине (также коэффициент Дарси) λ, фигурирующего в формуле Дарси — Вейсбаха

,

где L - длина элемента, d - характерный размер сечения (для круглых труб это диаметр). Иначе в единицах давления

;

таким образом, для линейного элемента относительной длины L/d коэффициент сопротивления трения ζ_тр=λL/d.

18)Шероховатость ,гидравлически гладкие и шероховатые трубы

Шероховатость поверхности труб может быть весьма различной. Если поверхность труб покрывается специально отсортированными зернами песка одной фракции, то получается равнозернистая шероховатость(рис 7.8,а).Она используется только в лабораторных исследованиях

Шероховатость стенок труб определяется рядом факторов: материалом стенок, характером механической обработки внутренней пповерхности трубы , от чего зависят высота выступов шероховатости , их форма, густота , и характер их размещения на поверхности ; наличием или отсутствием в трубе ржавчины ,коррозии , отложения осадков , защитных покрытий и тд

Для глубой количественной оценки шероховатости вводится понятие о средней высоте выступов (бугорков) шероховатости.Эту высоту, измеряемую в линейных единицах ,называют абсолютной шероховатостью (дельта).

Если высота выступов шероховатости Δ меньше, чем толщина ла­минарной пленки (Δ <δ), то в этом случае шероховатость стенок не влияет на характер движения и соответственно потери напора не зави­сят от шероховатости, а стенки называются гидравлически гладкими.

Когда высота выступов шероховатости превышает толщину лами­нарной пленки (Δ <δ), то потери напора зависят от шероховатости, и такие трубы называются гидравлически шероховатыми

В 3-ем случае, являющемся промежуточным между двумя вышеуказанными ,абсолютная высота выступов шероховатости примерно = толщине вязкого подслоя

Толщина вязкого подслоя определяется как :

Таким образом , с роста числа Re , а также коэффициента Дарси, толщина вязкого подслоя уменьшается