АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Классификация потерь напора

Читайте также:
  1. CASE - технология. Классификация программных средств.
  2. I. ЛИЗИНГОВЫЙ КРЕДИТ: ПОНЯТИЕ, ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ, ОСОБЕННОСТИ, КЛАССИФИКАЦИЯ
  3. I. Типичные договоры, основные обязанности и их классификация
  4. Акции, их классификация и особенности
  5. Аминокислоты – структурные единицы белка. Классификация аминокислот по структуре радикала. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Значение для организма незаменимых аминокислот.
  6. Апластические анемии: этиология, патогенез, клиника, классификация, диагностика, принципы лечения.
  7. Ассортимент изделий из пластмасс. Классификация, основные виды и требования к изделиям из пластмасс.
  8. Ассортимент, классификация трикотажных изделий
  9. Безусловные рефлексы. Классификация
  10. Билет 2. Взаимодействие объектов хоз.деят-ти человека с ОС. Классификация загрязнений ОС.
  11. Бортовые отсосы. Кольцевые отсосы. Применение. Классификация. Конструирование
  12. Бытовые часы. классификация ассортимента и потребительские свойства.

Одним из важнейших вопросов гидромеханики является определение потерь энергии при движении жидкости. При движении жидкости по трубопроводам возникают потери энергии, которые зависят от длины трубопроводов (пропорциональные длине канала) и потери энергии в местных сопротивлениях – запорная арматура, повороты, расширения и сужения трубопроводов – вызываемые изменениями скорости потока либо по величине, либо по направлению.

Потери энергии потока как на преодоление сопротивлений по длине трубопроводов, так и на преодоление местных сопротивлений, в конечном счете, обусловлены вязкостью жидкости, а, следовательно, теряемая механическая энергия рассеивается и переходит в тепловую.

Важность определения потерь напора (или потерь давления ) связана с необходимостью расчета затрат энергии, требуемых для компенсации этих потерь при перемешивании жидкостей, например, с помощью насосов, компрессоров и т.д.

Потерянный напор является суммой двух слагаемых:

 

(98)

 

где , - потери напора вследствие трения и местных сопротивлений, соответственно.

 

Для вычисления потерь напора при турбулентном режиме обычно пользуются частными эмпирическими формулами

 

(99)

 

и

 

(100)

 

где - коэффициент гидравлического трения;
  - коэффициент местного сопротивления;
  - длина трубопровода, ;
  - диаметр трубы, ;
  - средняя скорость движения жидкости в трубопроводе, ;
  - ускорение свободного падения, .

 

Средняя скорость, входящая в формулы (99) и (100) – эта такая, одинаковая для всех точек сечения скорость, при которой за единицу времени через данное сечение проходит тот же расход жидкости, что и при действительном распределении скоростей по сечению потока. Среднюю скорость определяют по уравнению расхода

 

(101)

 

где - объемный расход, т.е. объем жидкости, проходящий через живое сечение потока за единицу времени, жидкости, ;
  - живое сечение потока (в случае течения по трубе, равное площади поперечного сечения трубы), .

 

Из формул (99) и (100) следует, что потери энергии на трение и местные сопротивления пропорциональны скоростному и динамическому напору (), который является мерой кинетической энергии потока, отнесенной к единице объема жидкости.

В действительности эта зависимость значительно сложнее, так как коэффициент трения и коэффициент местного сопротивления не являются постоянными величинами, а существенно зависят от скорости течения жидкости, ее плотности и вязкости, а также диаметра и шероховатости трубы, по которой движется поток.

Величина коэффициента трения проявляется по-разному при различных режимах движения потока в трубе. В одном диапазоне чисел Рейнольдса, характеризующих режим движения, на величину влияет в большей степени скорость, в другом диапазоне преобладающее влияние оказывают геометрические характеристики – диаметр и шероховатость трубы (высота выступов шероховатости ).

В связи с этим различают четыре области сопротивления, в которых изменение имеет свою закономерность.

Первая область – область ламинарного потока, ограниченная значениями , в которой зависит от и не зависит от величины , определяется по формуле Пуазейля

 

. (102)

 

При этом значении потери напора по длине трубы пропорциональны скорости в первой степени. Все остальные области сопротивления находятся в зоне турбулентного режима с различной степенью турбулентности.

Вторая область – гидравлически гладкие трубы. Поток в трубе при этом турбулентный, но у стенок трубы сохраняется слой жидкости, в пределах которого движение остается ламинарным. Трубы считаются гидравлически гладкими, если толщина ламинарного слоя больше высоты выступов шероховатости . В этом случае ламинарный слой покрывает неровности стенок трубы и последние не оказывают тормозящего влияния на основное турбулентное ядро потока.

Границу зоны гидравлически гладких труб можно определить из зависимости:

 

(103)

 

Для гидравлически гладких труб, т.е при условии коэффициент может быть определен по формуле:

 

, (104)

 

которая применима при значениях чисел Рейнольдса .

Третья область – переходная от области гидравлически гладких труб к квадратичной области. В этой области толщина ламинарного слоя равна или меньше выступов шероховатости , которые в этом случае выступают как препятствие у стенок, увеличивая турбулентность, а, следовательно, и сопротивление в потоке.

Для определения в переходной области сопротивления применима формула

 

(105)

 

Потери напора по длине трубы в переходной области сопротивления пропорциональны скорости в степени от до .

Четвертая область – гидравлически шероховатых труб или квадратичного сопротивления (автомодельная область). Основное влияние на сопротивление потоку оказывает шероховатость стенок трубы. Чем больше выступы шероховатости , тем большую турбулентность они вызывают, тем больше будут затраты энергии в потоке на преодоление сопротивлений.

В квадратичной области сопротивления коэффициент не зависит от скорости, а становится функцией только относительной шероховатости , выражаемой отношением абсолютной шероховатости к диаметру трубы

 

(106)

 

Для автомодельной области в уравнении (105) можно пренебречь вторым слагаемым в квадратных скобках, и оно принимает вид

 

 

. (107)

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)