Файл: Гидравлика Лекции.doc

Тогда формула для определения потерь напора по длине при ламинарном режиме принимает вид

(3.17)

Впервые наиболее исчерпывающие работы по определению были даны И.И. Никурадзе, который на основе опытных данных построил график зависимостиотдля ряда значений. Опыты Никурадзе были проведены на трубах с искусственно заданной шероховатостью, полученной путем приклейки песчинок определенного размера на внутренние стенки трубопровода. Результаты этих исследований представлены на рисунке 3.5, где построены зависимостиотдля ряда значений.

Прямая I соответствует ламинарному режиму движения жидкости в соответствии с выражением (3.15).

При турбулентном режиме различают три области гидравлических сопротивлений, установленных в результате опытов, проведенных Никурадзе (см. рисунок 3.5)

Рисунок 3.5 ─ График Никурадзе

Первая область ─ область малых и, где коэффициентне зависит от шероховатости, а определяется лишь числом(отмечена на рисунке 3.5 прямой II).

Это область гидравлически гладких труб. Если число Рейнольдса лежит в диапазоне коэффициентопределяется по полуэмпирической формуле Блазиуса

. (3.18)

или по формуле П.Н. Конакова

(3.19)

Во второй области, расположенной между линий II и пунктирной линией справа, коэффициент зависит одновременно от двух параметров ─ числаи относительной шероховатости, которую можно заменить на. Для определения в этой области может служить универсальная формула А.Д. Альтшуля

. (3.20)

где ─ эквивалентная абсолютная шероховатость.

Третья область ─ область больших и, гдене зависит от числа, а определяется лишь относительной шероховатостью (область расположена справа от пунктирной линии). Этообласть шероховатых труб, в которой все линии с различными шероховатостями параллельны между собой. Эту область называют областью автомодельности или режимом квадратичного сопротивления, так как здесь гидравлические потери пропорциональны квадрату скорости.

Определение для этой области производят по упрощенной формуле Альтшуля

. (3.21)

Потери напора на местные сопротивления

Местные потери напора обусловливаются преодолением местных сопротивлений, создаваемых фасонными частями, арматурой и прочим оборудованием трубопроводных сетей. Местные сопротивления вызывают изменение величины или направления скорости движения жидкости на отдельных участках трубопровода, что связано с появлением дополнительных потерь напора. Движение в трубопроводе при наличии местных сопротивлений является неравномерным. Потери напора в местных сопротивлениях (местные потери напора) вычисляют по формуле Вейсбаха:

(3.22)

где — средняя скорость в сечении, как правило, расположенном ниже по течению за данным сопротивлением; — безразмерный коэффициент местного сопротивления. Для определения потерь давления формула (3.29) преобразуется к виду:

(3.23)

Значения коэффициентов местных сопротивлений зависят от конфигурации местного сопротивления и режима потока, подходящего к сопротивлению; этот режим определяется коэффициентом гидравлического трения подходящего потока, т.е. числом Рейнольдса и относительной шероховатостью.

Внезапное расширение трубопровода

Рисунок 3.6 ─ Внезапное расширение трубопровода

Потери напора при внезапном расширении трубопровода находят по формуле Борда:

(3.24)

где и— средние скорости течения соответственно до и после расширения.

Таким образом, потеря напора при внезапном расширении трубопровода равна скоростному напору от потерянной скорости.

Коэффициент местного сопротивления в формуле Вейсбаха (3.29) определяется выражениями:

(3.25)

(3.26)

где и— площади сечений трубопровода соответственно до и после расширения.

Внезапное сужение трубопровода

Рисунок 3.7 ─ Внезапное сужение трубопровода

Коэффициент местного сопротивления при внезапном сужении

(3.27)

где — коэффициент сжатия струи, представляющий собой отношение площади сечения сжатой струи в узком трубопроводек площади сечения узкой трубы (рисунок 3.9):

(3.28)

Коэффициент сжатия струи зависит от степени сжатия потока

(3.29)

и может быть найден по формуле А.Д. Альтшуля:

(3.30)

Значения подсчитанные по формуле (3.30), приведены в табл. 3.1

Таблица 3.1 ─ Коэффициент сжатия струи

Диафрагма на трубопроводе

Рисунок 3.8 ─ Диафрагма на трубе постоянного сечения

Коэффициент местного сопротивления диафрагмы, расположенной внутри трубы постоянного сечения (отнесенный к сечению трубопровода) (рисунок 3.8) равен

(3.31)

где — отношение площади отверстия диафрагмык площади сечения трубы.

Рисунок 3.9 ─ Диафрагма на трубопроводе в месте изменения

диаметра

Коэффициент местного сопротивления (отнесенный к сечению узкого трубопровода) для диафрагмы, расположенной на выходе в трубопровод другого диаметра (рисунок 3.9), равен

(3.32)

где