Лекція 6
Втрати питомої енергії (напору), що входять до рівняння Бернуллі
,
є наслідком гідравлічних опорів.
Гідравлічно опору –силитрення, що з'являються в рідині при її русі і викликають втрати напору.
Виберіть наступний розмір труби. Отже, для цієї програми є два варіанти. Максимальна головка, потрібна на насосі = статичні фітинги з фрикційною головкою. Виберіть відповідний або наступний розмір труби. Якщо лінія нагнітання перетинає вибраний розмір труби, слідкуйте за нею, щоб знайти втрати напору на 100 м довжини труби. Обчисліть загальну втратутертя в трубі.
На малюнку визначте тип та кількість різних фітингів, які використовуються у трубопроводі. У цьому прикладі не передбачається жодних резервів збільшення викидів під час виборів класу тиску. Труби без тиску розраховані на повне функціонування очікуваних умов максимальної витрати. Однак протягом значного періоду часу труби працюють в умовах, відмінних від повного потоку, і в цих умовах діють як відкриті канали з вільною рідиною до поверхні повітря.
Визначення втрат енергії потоком є одним із найважливіших питань майже будь-якого гідравлічного розрахунку. Розглядаючи це питання, будемо мати на увазі втрату енергії потоком, що знаходиться в нерухомому руслі (труба, канал), обумовлену роботою тільки сил тертя (зовнішніх і внутрішніх), що виникають у рідині під час її руху. Саме цю втрату питомої енергії (втрату натиску) враховує рівняння Бернуллі.
Визначити швидкість потоку та скидання в умовах повного потоку
У цих випадках слід враховувати збереження мінімальної транспортної швидкості для запобігання осадженню твердих частинок та блокування трубопроводу. З малюнка нижче для часткового потоку деталі, для пропорційної глибини 44 пропорційний розряд дорівнює 4 і пропорційна швидкість, якщо.
Потік рідини через трубу протистоїть в'язким напругам зсуву всередині рідини та турбулентності, що протікає вздовж внутрішньої стінки труби, що залежить від шорсткості матеріалу труби. Цей опір називається тертям труби і зазвичай вимірюється у футах чи метрах головки рідини, тому його також називають втратою голови через тертя труби.
Розрізняють два види втрат напору:
Втрати напору по довжині, що позначаються;
Місцеві втрати напору, що позначаються.
Втрата напору по довжині - та частина енергії потоку, яка витрачається на подолання тертя в прямолінійних ділянках русел (трубі, каналі), де рух рідини рівномірний або дещо нерівномірний (плавно змінюється). Ця енергія перетворюється на тепло і безповоротно втрачається потоком.
Протягом багатьох років було проведено багато досліджень, щоб встановити різні формули, які можуть розрахувати втрати в трубі в трубі. Більшість цієї роботи було розроблено з урахуванням експериментальних даних. Загальна втрата напору в трубі залежить від ряду факторів, які включають в'язкість рідини, розмір внутрішнього діаметра труби, внутрішню шорсткість внутрішньої поверхні труби, зміна висоти між кінцями труби та довжину труби, якою рухається рідина.
Клапани і фітинги на трубі також роблять внесок у загальну втрату головки, яка виникає, однак вони повинні бути розраховані окремо для втрат на тертя стінки труби, використовуючи метод. Формула Дарсі або рівняння Дарсі-Вейсбаха, до якого вона має відношення, тепер вважається найточнішою формулою втрат на тертя труби, і, хоча її складніше обчислювати та використовувати, ніж інша формула втрат на тертя, з впровадженням комп'ютерів, тепер стало стандартним рівнянням для інженерів -гідротехніків.
Місцеві втрати напору - та частина енергії, яка витрачається також на подоланні тертя, але в місцях, де потік зазнає різкої деформації, в результаті якої на деякій порівняно невеликій ділянці порушується рівномірний рух рідини.
Деформація потоку (порушення рівномірного руху) має місце при його вході в трубу, при різкому розширенні та звуженні трубопроводу, у місцях, де встановлені вентилі, клапани, при повороті труби тощо.
Вейсбах вперше запропонував відносини, які ми тепер знаємо як рівняння Дарсі-Вейсбаха чи формулу Дарсі-Вейсбаха, для розрахунку втрат тертя у трубі. Нарешті, було надано метод визначення точного коефіцієнта тертя, і це стимулювало використання рівняння Дарсі-Вейсбаха, яке швидко стало методом вибору інженерів-гідротехніків.
Це саме по собі розширило використання формули Дарсі-Вейсбаха настільки, що більшість інших рівнянь більше не використовуються. До появи персональних комп'ютерівФормула Хазен-Уільямса користувалася величезною популярністю у інженерів-трубопровідників через її щодо простих розрахункових властивостей.
Втрати напору за довжиною визначаються за формулою А. Дарсі - Ю. Вейсбаха:
Для круглоциліндричних труб
Для трубопроводів будь-якої форми поперечного перерізу
. (84)
Місцеві втрати напору визначаються за формулою Ю. Вейсбаха.
Гідравлічний опір
Знаходимо опір на вході в радіатор
Крім того, рівняння Хазен-Уільямса дійсно дає хороші результати, коли рідина є водою і може спричинити великі неточності, коли це не так. Імперська форма формули Хазен-Уїльямса. Результати втрат на тертя застосовні тільки для рідин з кінематичною в'язкістю 13 сантистоксів, де швидкість перебігу менше 10 футів на секунду, а діаметр труби – понад 2 дюйми. Загальний коефіцієнт тертя.
Ми матимемо, що єдина енергія, яка може бути «втрачена» впливом руху рідини вздовж провідності, пов'язана з висотою або навантаженням тиску, оскільки висота є параметром, який залежить від топографічних характеристик зазначеної провідності та швидкість навантаження залежить тільки від швидкості потоку і, звичайно від геометрії аналізованої провідності.
У трубопроводах ( a. hydraulic resistance; н. hydraulischer Widerstand; ф. resistance hydraulique; в. perdida de presion por rozamiento) - опір руху рідин (і газів), що надається трубопроводом. Р. с. на ділянці трубопроводу оцінюється величиною "втраченого" тиску ∆p, що представляє собою ту частину питомої енергії потоку, яка незворотно витрачається на роботу сил опору. При перебігу рідини (газу) в трубопроводі круглого перерізу ∆p (н/м 2) визначається за формулою
Таким чином, ми отримаємо, що загальна висота або енергія зменшаться в напрямку руху в залежності від втрат від тертя або, іншими словами, через опір поверхні провідності, що знаходиться в контакті з рідиною, запропонує з цього руху через нього.
Теорія про місцевий опір
Подивимося, як ми визначатимемо цей тип втрат. Існує кілька теоретичних та емпіричних рівнянь, які дозволяють оцінити втрати на тертя, пов'язані з потоком через цю ділянку труби. Серед найпоширенішого використання страхування ми знайдемо у бібліографії таке.
Де - коеф. гідравліч. опору трубопроводу; u - порівн. за перерізом швидкість потоку, м/с; D – внутр. діаметр трубопроводу, м; L – довжина трубопроводу, м; ρ - рідини, кг/м3.
Місцеві Р. с. оцінюються за формулою 
де ξ - коеф. місцевого опору.
У процесі експлуатації магістральних трубопроводівР. с. зростає внаслідок парафіну (нафтопроводи), скупчень води, конденсату чи утворення гідратів вуглеводневих газів (газопроводи). Для зниження Р. с. виробляють періодич. очищення внутр. порожнини трубопроводів спец. скребками чи роздільниками. Див.також Гідравлічний транспорт. В. А. Юфін.
Це рівняння, що використовується перевагою щодо вільного поверхневого потоку. Це теоретичне рівняння, що використовується для розрахунку втрат на тертя у системах, що працюють під тиском. Незважаючи на те, що це рівняння повністю розвинене в фундаментальній класичній фізиці, що робить його застосовним практично для будь-якого типу рідини та в різних застосуваннях, його використання не розширилося через складну річ, яка є обчисленням коефіцієнта тертя, реалізація ітерацій або використання чисельних методів для досягнення дозволу. Іншими словами, кілька дослідників на той час зробили успішні пропозиції щодо визначення явних виразів для обчислення коефіцієнта тертя в рівнянні Дарсі-Вейсбаха. Крім того, в даний час, з розвитком комп'ютерів та пов'язаних з ними програм, неважко використовувати це рівняння для розрахунку втрат на тертя у кондукціях. Рівняння Хазен-Вільямса. Це емпіричне рівняння розширеного використання в галузі цивільного будівництва для розрахунку втрат при терті у напірних трубопроводах.
- Рівняння Манінга.
- Дарсі-Вейсбаха.
Гірська енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія. За редакцією Є. А. Козловського. 1984-1991 .
Дивитись що таке "Гідравлічний опір" в інших словниках:
- Визначте діаметр труби у системах з гравітацією.
- Це стосується дизайну наведень між джерелом води та населеним центром.
гідравлічний опір- Опір руху рідини, що веде до втрати механічної енергії потоку. [ГОСТ 15528 86] гідравлічний опір Опір, що з'являється в рідині, що рухається за рахунок дії сил зовнішнього або внутрішнього тертя, і виявляється … Довідник технічного перекладача
Оцінка втрат на тертя з використанням рівняння Хазен-Уїльямса
Рівняння Маннінга, ми розробимо його в іншій статті, коли ми оброблятимемо кондукції, що діють на вільну поверхню. Це рівняння у метричних одиницях виражається так. Можливо, для тих з нас, хто знає предмет небагато, вищезгаданий вираз не є чимось «знайомим», тому, якщо врахувати, що застосування цього рівняння призначене для розрахунку втрат на тертя в трубах, повністю заповнених водою, і використовуючи рівняння безперервності, щоб висловити його як функцію швидкості потоку, а також діаметра та довжини труби, ми матимемо найбільш відомий вираз для сумарних втрат на тертя.
Опір руху рідин (і газів) по трубах, каналах і т. д. зумовлений їхньою в'язкістю. Фізичний енциклопедичний словник. М: Радянська енциклопедія. Головний редакторА. М. Прохоров. 1983 р. … Фізична енциклопедія
Те саме, що гідродинамічний опір, але термін зазвичай вживається в гідравліці. Великий Енциклопедичний словник
У цій таблиці представлені деякі значення трубах, виготовлених з матеріалів загального користування. У його каталогах зазвичай наведені рекомендовані значення цього коефіцієнта. Крім того, при виборі значення для конструкції важливо враховувати, що згодом поверхня труб і труб має тенденцію бути більш грубою, і тому коефіцієнт тертя матиме тенденцію бути меншим, що призводить до зменшення вихідної ємності провідності.
Застосування рівняння втрати тертя у гідравлічному розрахунку труб
Враховуючи його емпіричний характер, слід сказати, що рівняння Хазен-Уільямса має свої обмеження, в результаті, звичайно, з тестів та тестів, виконаних його творцями ще в ті роки. Його можна використовувати тільки для розрахунку втрат на тертя в системах, які проводять воду за «нормальних» температур і в умовах турбулентної течії. Він застосовний для надзвичайно грубих труб, тобто. він не повинен використовуватись для дуже низьких коефіцієнтів тертя. Він не повинен використовуватися для діаметрів менше 50 мм, хоча його використання допускається для проектування санітарних установок у будинках, де переважають діаметри нижче цього значення. Використання принципу Енергії у поєднанні з будь-яким з рівнянь для розрахунку втрат на тертя корисно у проекті систем водопостачання для.
гідравлічний опір– 3.16. Гідравлічний опір: Втрати тиску в котлі, виміряні як різницю тисків в патрубках, що підводить і відводить, при об'ємній витраті, що відповідає номінальній теплопродуктивності [ЕН 303 1]. Джерело … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
Як правило, ми будемо знати швидкість потоку для приводу та різницю між початковою точкою та кінцевою точкою лінії, яка повністю залежить від топографічних умов. Встановивши матеріал для труби, ми можемо знати коефіцієнт тертя, причому єдиним невідомим є діаметр. Зазор енергетичного рівняння, включаючи термін «втрата тертя», призведе до необхідного діаметра проведення необхідного потоку. Визначте швидкість потоку в системі, де відома геометрія. Це той випадок, коли хочемо встановити, яка здатність водіння, з якої відомі всі геометричні та фізичні характеристики. Визначте навантаження тиску, доступне в якийсь момент у системі водопостачання. У мережах водорозподілу необхідно встановити навантаження тиску в певних точках її, щоб встановити, чи дотримуються нормативних вимог діючої компанії.
Те саме, що гідродинамічний опір, але термін зазвичай вживається у гідравліці. * * * ГІДРАВЛІЧНИЙ ОПИР ГІДРАВЛІЧНИЙ ОПИР, те ж, що гідродинамічний опір (див. ГІДРОДИНАМІЧНИЙ ОПИР), але термін… … Енциклопедичний словник
гідравлічний опір- hidraulinis pasipriešinimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. flow resistance; hydraulic resistance vok. Strömungswiderstand, m rus. гідравлічний опір, m; опір потоку, n pranc. résistance hydraulique, f … Fizikos terminų žodynas
Розрахунок необхідного діаметра
На наступному малюнку показано схему простої труби між двома ставками. У таких проблемах ми розглянемо рівняння енергії, нехтуючи терміном навантаження швидкості між початковою точкою труби на виході з резервуара 1 і точкою прибуття на вході в резервуар.
Зверніть увагу, що для підходу немає необхідності знати висоту труби або висоту води над нею в її зіткненні з ставками, оскільки баланс виконується відповідно до п'єзометричної висотою в кожному з них, що відповідає висоти води, що подається у вигляді даних.
Опір руху рідин (і газів) по трубах, каналах і т.д., обумовлений їхньою в'язкістю. Докладніше див. Гідродинамічний опір … Велика Радянська Енциклопедія
