Prednáška 6
Strata špecifickej energie (hlavy) zahrnutá v Bernoulliho rovnici
,
sú výsledkom hydraulického odporu.
Hydraulický odpor - trecie sily, ktoré sa objavujú v tekutine pri jej pohybe a spôsobujú stratu hlavy.
Vyberte ďalšiu najväčšiu veľkosť potrubia. Pre túto aplikáciu teda existujú dve možnosti. Maximálna dopravná výška potrebná na čerpadle = statické armatúry s trecou hlavou. Vyberte vhodnú alebo ďalšiu najväčšiu veľkosť potrubia. Ak výtlačné potrubie pretína zvolenú veľkosť potrubia, monitorujte ho, aby ste zistili tlakovú stratu na 100 m dĺžky potrubia. Vypočítajte Celková strata trenie v potrubí.
Na obrázku identifikujte typ a počet rôznych tvaroviek použitých v potrubí. V tomto príklade nie sú pri zvolenej tlakovej triede žiadne kvóty pre zvýšené emisie. Beztlakové potrubia sú navrhnuté tak, aby plne fungovali za predpokladaných podmienok maximálneho prietoku. Po značnú dobu však potrubia fungujú za podmienok iných ako plný prietok a za týchto podmienok fungujú ako otvorené kanály voľnej tekutiny k povrchu vzduchu.
Stanovenie energetických strát prietokom je jednou z najdôležitejších otázok takmer každého hydraulického výpočtu. Vzhľadom na túto problematiku budeme mať na pamäti stratu energie prúdením v stacionárnom kanáli (rúrka, kanál), v dôsledku pôsobenia iba trecích síl (vonkajších a vnútorných), ktoré vznikajú v kvapaline pri jej pohybe. Práve túto stratu špecifickej energie (tlakovú stratu) zohľadňuje Bernoulliho rovnica.
Určite prietok a resetujte pri plnom prietoku
V týchto prípadoch by sa malo zvážiť dodržanie minimálnej prepravnej rýchlosti, aby sa zabránilo usadzovaniu pevných látok a zablokovaniu potrubia. Z obrázku nižšie pre čiastkový prietok časti, pre proporcionálnu hĺbku 44, je proporcionálny prietok 4 a proporcionálna rýchlosť, ak.
Prúdenie tekutiny potrubím odoláva viskóznym šmykovým napätiam v tekutine a turbulenciám, ktoré prúdia pozdĺž vnútornej steny potrubia, čo závisí od drsnosti materiálu potrubia. Tento odpor sa nazýva trenie potrubia a zvyčajne sa meria v stopách alebo metroch výšky kvapaliny, preto sa tiež nazýva strata hlavy v dôsledku trenia potrubia.
Existujú dva typy straty tlaku:
Strata hlavy pozdĺž dĺžky, označená ;
Lokálna strata hlavy, označená .
Strata tlaku pozdĺž dĺžky je tá časť energie toku, ktorá sa vynakladá na prekonanie trenia v priamych úsekoch kanálov (rúrka, kanál), kde je pohyb tekutiny rovnomerný alebo trochu nerovnomerný (hladko sa meniaci). Táto energia sa mení na teplo a prúdením sa nenávratne stráca.
V priebehu rokov sa vykonalo veľké množstvo výskumov na vytvorenie rôznych vzorcov, ktoré dokážu vypočítať straty potrubia v potrubí. Veľká časť tejto práce bola vyvinutá z experimentálnych údajov. Celková tlaková strata v potrubí závisí od mnohých faktorov, medzi ktoré patrí viskozita tekutiny, veľkosť vnútorného priemeru potrubia, vnútorná drsnosť vnútorného povrchu potrubia, zmena výšky medzi koncami potrubia a dĺžka potrubia, cez ktoré tekutina prechádza.
Ventily a armatúry na potrubí tiež prispievajú k celkovej dopravnej strate, ku ktorej dochádza, avšak tieto musia byť vypočítané oddelene pre straty trením steny potrubia pomocou tejto metódy. Darcyho vzorec alebo Darcyho-Weisbachova rovnica, s ktorou súvisí, sa teraz považuje za najpresnejší vzorec straty trenia v potrubí a hoci je náročnejší na výpočet a použitie ako iný vzorec na straty trením, so zavedením počítačov sa teraz stal štandardnou rovnicou pre hydraulických inžinierov.
Lokálne tlakové straty sú tou časťou energie, ktorá sa vynakladá aj na prekonanie trenia, avšak v miestach, kde prúdenie podlieha prudkej deformácii, v dôsledku čoho je na relatívne malej ploche narušený rovnomerný pohyb tekutiny.
Deformácia toku (porušenie rovnomerný pohyb) nastáva pri vstupe do potrubia, pri prudkom rozťahovaní a zmršťovaní potrubia, na miestach, kde sú inštalované ventily, ventily, pri otáčaní potrubia atď.
Weisbach najprv navrhol vzťahy, ktoré teraz poznáme ako Darcy-Weisbachovu rovnicu alebo Darcy-Weisbachov vzorec na výpočet strát trením v potrubí. Nakoniec bola poskytnutá metóda na určenie presného koeficientu trenia, čo stimulovalo použitie Darcy-Weisbachovej rovnice, ktorá sa rýchlo stala metódou voľby pre hydraulických inžinierov.
To samo o sebe rozšírilo použitie Darcyho-Weisbachovho vzorca do bodu, keď sa väčšina ostatných rovníc už nepoužíva. Pred adventom osobné počítače vzorec Hazen-Williams bol veľmi obľúbený u konštruktérov potrubí kvôli jeho relatívne jednoduchým konštrukčným vlastnostiam.
Strata hlavy po dĺžke je určená vzorcom A. Darcy - J. Weisbach:
Pre okrúhle rúry
Pre potrubia akéhokoľvek tvaru prierezu
. (84)
Lokálne tlakové straty sú určené vzorcom J. Weisbacha.
Hydraulický odpor
Odpor nájdeme na vstupe do radiátora
Hazen-Williamsova rovnica tiež poskytuje dobré výsledky, keď kvapalinou je voda, a môže spôsobiť veľké nepresnosti, ak ňou nie je. Imperiálna forma Hazen-Williamsovho vzorca. Výsledky straty trením sú použiteľné len pre kvapaliny s kinematickou viskozitou 13 centistoke, kde je rýchlosť prúdenia menšia ako 10 stôp za sekundu a priemer potrubia je väčší ako 2 palce. Všeobecný koeficient trenia.
Budeme mať za to, že jediná energia, ktorá sa môže "stratiť" vplyvom pohybu tekutiny pozdĺž vedenia, je spôsobená výškovým alebo tlakovým zaťažením, pretože výška je parameter, ktorý závisí od topografických charakteristík uvedenej vodivosti a rýchlosť zaťaženia závisí len od rýchlosti prúdenia a samozrejme od geometrie príslušnej vodivosti.
V potrubiach ( a. hydraulický odpor; n. hydraulischer Widerstand; f. odporová hydraulika; A. perdida de presion por rozamiento) - odolnosť voči pohybu kvapalín (a plynov) poskytovaných potrubím. G. s. na úseku potrubia sa odhaduje hodnotou „strateného“ tlaku ∆p, čo je tá časť mernej energie prúdenia, ktorá je nenávratne vynaložená na prácu odporových síl. Pri rovnomernom prietoku kvapaliny (plynu) v kruhovom potrubí je ∆p (n / m 2) určená vzorcom
Dostaneme teda, že celková výška alebo energia bude v smere pohybu klesať v závislosti od strát trením, alebo inak povedané, v dôsledku odporu vodivej plochy v kontakte s kvapalinou, bude naznačovať pohyb z nej cez ňu.
Teória o lokálnom odpore
Pozrime sa, ako definujeme tento typ straty. Existuje niekoľko teoretických a empirických rovníc, ktoré umožňujú odhadnúť straty trením spojené s prietokom cez danú časť potrubia. Medzi najčastejšie použitia poistenia nájdeme v bibliografii nasledovné.
kde λ je koeficient. hydraulické odpor potrubia; u - porov. prierezová rýchlosť prúdenia, m/s; D - int. priemer potrubia, m; L - dĺžka potrubia, m; ρ - kvapaliny, kg / m 3.
Miestny G. s. sa odhadujú podľa vzorca 
kde ξ - koeficient. lokálny odpor.
Počas prevádzky hlavné potrubia G. s. zvyšuje v dôsledku parafínu (ropovody), akumulácie vody, kondenzátu alebo tvorby hydrátov uhľovodíkových plynov (plynovody). Na zníženie G. s. vyrábať pravidelne. čistenie vnútra dutiny potrubí škrabky alebo rozpery. Cm. Pozri tiež Hydraulická doprava. V. A. Yufin.
Toto je rovnica, ktorú používa Excellence pri štúdiu voľného povrchového toku. Toto je teoretická rovnica používaná na výpočet strát trením v tlakových systémoch. Aj keď je táto rovnica plne rozvinutá vo fundamentálnej klasickej fyzike, vďaka čomu je použiteľná pre takmer všetky typy tekutín a v rôznych aplikáciách, jej použitie sa nerozšírilo kvôli zložitej veci, ktorou je výpočet koeficientu trenia, implementácia iterácií alebo použitie numerických metód na dosiahnutie rozlíšenia. Inými slovami, niekoľko výskumníkov v tom čase úspešne navrhlo definíciu explicitných výrazov na výpočet koeficientu trenia v Darcy-Weisbachovej rovnici. Navyše, v súčasnosti s rozvojom počítačov a súvisiacich programov nie je ťažké použiť túto rovnicu na výpočet strát trením vo vedení. Hazen-Williamsova rovnica. Toto je empirická rovnica rozšíreného použitia v oblasti stavebníctva na výpočet strát trením v tlakových potrubiach.
- Manningova rovnica.
- Darcy-Weisbach.
Horská encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. Spracoval E. A. Kozlovský. 1984-1991 .
Pozrite sa, čo je "Hydraulický odpor" v iných slovníkoch:
- Určte priemer potrubia v systémoch s gravitáciou.
- Týka sa to dizajnu duchov medzi vodným zdrojom a centrom obyvateľstva.
hydraulický odpor- Odolnosť voči pohybu tekutiny, čo vedie k strate mechanickej energie prúdenia. [GOST 15528 86] hydraulický odpor Odpor, ktorý sa objavuje v pohybujúcej sa tekutine v dôsledku pôsobenia vonkajších alebo vnútorných trecích síl a prejavuje sa ... Technická príručka prekladateľa
Odhad straty trením pomocou Hazen-Williamsovej rovnice
Manningovu rovnicu, rozvinieme ju v inom článku, keď sa budeme zaoberať vedením pôsobiacim na voľnom povrchu. Táto rovnica v metrických jednotkách je vyjadrená nasledovne. Možno pre tých z nás, ktorí danú tému trochu poznajú, vyššie uvedený výraz nie je niečo „známe“, takže ak uvážime, že aplikáciou tejto rovnice je vypočítať stratu trením v potrubiach úplne naplnených vodou a pomocou rovnice kontinuity to vyjadriť ako funkciu prietoku, priemeru a dĺžky potrubia, budeme mať najznámejší výraz pre celkovú stratu trením.
Odolnosť voči pohybu kvapalín (a plynov) potrubím, kanálmi atď. v dôsledku ich viskozity (pozri HYDRODYNAMICKÝ ODPOR). Fyzický encyklopedický slovník. Moskva: Sovietska encyklopédia. Hlavný editor A. M. Prochorov. 1983... Fyzická encyklopédia
Rovnaký ako hydrodynamický odpor, ale tento výraz sa zvyčajne používa v hydraulike ... Veľký encyklopedický slovník
Táto tabuľka zobrazuje niektoré hodnoty v potrubiach vyrobených z bežných materiálov. V jeho katalógoch sú spravidla uvedené odporúčané hodnoty tohto koeficientu. Okrem toho je pri výbere hodnoty pre návrh dôležité vziať do úvahy, že v priebehu času má povrch rúr a rúrok tendenciu byť hrubší, a preto bude mať koeficient trenia tendenciu byť menší, čo bude mať za následok zníženie počiatočnej vodivej kapacity.
Aplikácia rovnice straty trením v dizajne hydraulického potrubia
Vzhľadom na svoju empirickú povahu je potrebné povedať, že Hazen-Williamsova rovnica má svoje obmedzenia, samozrejme, výsledkom testov a testov, ktoré v tých rokoch vykonali jej tvorcovia. Dá sa použiť len na výpočet strát trením v systémoch, ktoré prenášajú vodu pri „normálnych“ teplotách a v podmienkach turbulentného prúdenia. Neplatí pre extrémne hrubé rúry, t.j. nemal by sa používať pre veľmi nízke koeficienty trenia. Nemal by sa používať pre priemery menšie ako 50 mm, aj keď je jeho použitie povolené pri navrhovaní sanitárnych inštalácií v budovách, kde prevládajú priemery pod touto hodnotou. Použitie princípu energie v kombinácii s ktoroukoľvek rovnicou straty trením je užitočné pri navrhovaní systémov zásobovania vodou.
hydraulický odpor- 3.16. hydraulický odpor: Tlaková strata v kotle, meraná ako tlakový rozdiel medzi vstupným a výstupným potrubím pri objemovom prietoku zodpovedajúcom menovitému vykurovaciemu výkonu [EN 303-1]. Zdroj… Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie
Zvyčajne budeme poznať prietok pre pohon a rozdiel medzi počiatočným a koncovým bodom linky, ktorý úplne závisí od topografických podmienok. Nastavením materiálu na potrubie vieme poznať koeficient trenia, pričom jedinou neznámou je priemer. Medzera energetickej rovnice, vrátane termínu straty trením, bude mať za následok požadovaný priemer na vedenie požadovaného prietoku. Určite prietok v systéme, kde je známa geometria. To je prípad, keď chceme zistiť, aká je jazdná schopnosť, z ktorej sú známe všetky geometrické a fyzikálne vlastnosti. Určite tlakové zaťaženie dostupné v určitom bode systému zásobovania vodou. Vo vodovodných rozvodných sieťach je potrebné stanoviť tlakové zaťaženie v určitých bodoch, aby sa zistilo, či sú dodržané regulačné požiadavky prevádzkovateľa.
Rovnaký ako hydrodynamický odpor, ale tento termín sa zvyčajne používa v hydraulike. * * * HYDRAULICKÝ ODPOR HYDRAULICKÝ ODPOR, rovnaký ako hydrodynamický odpor (pozri HYDRODYNAMICKÝ ODPOR), ale pojem ... ... encyklopedický slovník
hydraulický odpor- hidraulinis pasipriešinimas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. prietokový odpor; hydraulický odpor vok. Strömungswiderstand, m rus. hydraulický odpor, m; prietokový odpor, n pranc. odpor hydraulique, f … Fizikos terminų žodynas
Výpočet požadovaného priemeru
Nasledujúci obrázok znázorňuje schému jednoduchého potrubia medzi dvoma jazierkami. V takýchto úlohách budeme uvažovať energetickú rovnicu, zanedbávajúc pojem rýchlosť zaťaženia, medzi počiatočným bodom potrubia na výstupe z nádrže 1 a cieľovým bodom na vstupe do nádrže.
Všimnite si, že prístup nepotrebuje poznať výšku potrubia ani výšku vody nad ním pri jeho kolízii s jazierkami, keďže bilancovanie sa vykonáva podľa piezometrickej výšky v každom z nich, čo zodpovedá výške vody dodávanej ako údaj.
Odolnosť voči pohybu kvapalín (a plynov) cez potrubia, kanály atď. v dôsledku ich viskozity. Ďalšie podrobnosti nájdete v časti Hydrodynamický odpor... Veľká sovietska encyklopédia
