- •4. Методы описания движения жидкостей. Линии тока.
- •7 Уравнения Эйлера и их интегралы.
- •9. Модель идеальной жидкостити. Уравнение Бернулли
- •10.Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.
- •11 Уравнение Бернулли для относительного движения
- •12. Подобие гидромеханических процессов
- •13. Гидравлические сопротивления
- •14 Сопротивление по длине.
- •15. Ламинарный режим движения жидкости
- •16.Турбулентный (трб) режим движения жидкости
- •17. Сводка наиболее употребительных формул для гидравлического коэффициента трения.
- •18 Местные сопротивления
- •23 Изотермическое и адиабатное движение газа
13. Гидравлические сопротивления
Различают два вида гидравлических потерь напора: местные потери и потери на трение по длине. Местные потери напора происходят в так называемых местных гидравлических сопротивлениях, т. е. в местах изменения формы и размеров русла, где поток так или иначе деформируется - расширяется, сужается, искривляется - или имеет место более сложная деформация. Местные потери выражают формулой Вейсбаха
(1)
где υ — средняя скорость потока в сечении перед местным сопротивлением (при расширении) или за ним (при сужении) и в тех случаях, когда рассматривают потери напора в гидроарматуре различного назначения; ζм - безразмерный коэффициент местного сопротивления. Числовое значение коэффициента ζ в основном определяется формой местного сопротивления, его геометрическими параметрами, но иногда влияет также число Рейнольдса. Можно считать, что при турбулентном режиме коэффициенты местных сопротивлений ζ от числа Рейнольдса не зависят и, следовательно, как видно из формулы (1), потеря напора пропорциональна квадрату скорости (квадратичный режим сопротивления). При ламинарном режиме считают, что
(2)
где А — число, определяемое формой местного сопротивления; ζкв — коэффициент местного сопротивления на режиме квадратичного сопротивления, т.е. при Re→∞.
Потери напора на трение по длине l определяются общей формулой Дарси
(3)
где безразмерный коэффициент сопротивления трения λ определяется в зависимости от режима течения:
при ламинарном режиме λл однозначно определяется число Рейнольдса, т. е.
при турбулентном режиме λт помимо числа Рейнольдса зависит еще от относительной шероховатости Δ/d, т. е.
14 Сопротивление по длине.
Потери на трение по длине, - это потери энергии, которые в чистом виде возникают в прямых трубах постоянного сечения, т.е. при равномерном течении, и возрастают пропорционально длине трубы .Рассматриваемые потери обусловлены внутренним трением в жидкости, а потому имеют место не только в шероховатых, но и в гладких трубах. Потерю напора на трение можно выразить по общей формуле для гидравлических потерь, т. е.
hTp = £Tp 2/(2g), или в единицах давления
Безразмерный коэффициент наминают коэффициентом потерь на трение по длине, или коэффициентом Дарен. Его можно рассматривать как коэффициент пропорциональности между потерей напора на трение, и произведением относительной длины трубы на скоростной напор.
П ри турбулентном течении местные потери напора можно считать пропорциональными скорости (расходу) во второй степени, а коэффициенты потерь £ определяются в основном формой местного сопротивления и практически не зависят от Re,то при ламинарном течении потерю напора следует рассматривать как сумму ,
где — потеря напора, обусловленная непосредственным действием сил трения (вязкости) в данном местном сопротивлении и пропорциональная вязкости жидкости и скорости в первой степени - потеря, связанная с отрывом потока и вихреобразованием в самом местном сопротивлении или за ним пропорциональная скорости во-второй степени.
Постепенно расширяющаяся труба называется диффузором. Течение жидкости в диффузоре сопровождается уменьшением скорости и увеличением давления, а следовательно, преобразованием кинетической энергии, жидкости в энергию давления. Частицы движущейся жидкости преодолевают нарастающее давление за счет своей кинетической энергии, которая уменьшается вдоль диффузора и, что особенно важно, в направлении от оси к стенке. Слои жидкости, прилежащие к стоикам, обладают столь малой кинетической' энергией, что иногда оказываются не в состоянии преодолевать повышенное давление, они останавливаются или даже начинают двигаться обратно. Обратное движение (противоток) вызывает отрыв основного потока от стенки и вихреобразования Интенсивность этих явлений возрастает е увеличением угла расширения диффузора а вместе с этим растут и потери на вихреобразование. Полную потерю напора в диффузоре условно рассматриваем как сумму двух слагаемых
Внезапное сужение русла (трубы) всегда вызывает меньшую потерю энергии, чем внезапное расширение с таким же соотношением площадей. В этом случае потеря обусловлена, во-первых, трением потока при входе в узкую трубу и, во-вторых, потерями на вихреобразование. Последние вызываются тем, что поток не обтекает входной угол, а срывается с него и сужается; кольцевое же пространство вокруг суженной части потока заполняется завихренной жидкостью.