1. Определение параметров потока жидкости при различных наборах элементов гидросети и режимах течения жидкости;
2. Определение величины местных и линейных потерь при различных режимах течения жидкости.
Краткие теоретические сведения:
Потери напора потока разделяются на две категории: местные, связанные с локальными деформациями потока, и линейные, распределённые вдоль всего канала, по которому перемещается жидкость.
Местные потери вычисляются по формуле Вейсбаха:
(6.1)
где - коэффициент местных потерь.
где - коэффициент гидравлического трения или коэффициент Дарси;
Существует два режима течения жидкости – ламинарный (плавный, слоистый) и турбулентный (бурный, беспорядочный). Критерием перехода от одного режима к другому служит число Рейнольдса:
где - кинематическая вязкость жидкости; L – характерный размер живого сечения (ЖС).
Для ЖС круглой формы диаметром d L = d; для ЖС некруглой формы L = 4Rг; Rг – гидравлический радиус,
(6.4)
где SЖС – площадь живого сечения, м2; – смоченный периметр, м.
Для ламинарного режима движения (линейная зона сопротивления, )
0 < Re < 2320 и . (6.5)
Для общего случая турбулентного режима (Re > 2320) по А.Д.Альтшулю
где Δэ – эквивалентная (зернистая) шероховатость, мм.
Турбулентный режим подразделяют на три зоны сопротивления, границы между которыми ориентировочно соответствуют:
зоне гладкого трения или зоне гидравлически гладких труб, когда толщина δ ламинарного пристенного слоя больше высоты Δ (или Δэ) шероховатостей, т.е. δ > Δ. При этом II ≠ f(Δ). Эта зона соответствует , а коэффициент может быть определен по Блазиусу
зоне гидравлически шероховатых труб, когда δ ≤ Δ. При этом ядро потока дополнительно турбулизируется, касаясь выступов шероховатости, и III = f (Re, Δ).
Эта зона примерно соответствует
квадратичной зоне сопротивления ( ), когда δ → 0, а и не зависит от скорости потока v. Эта зона соответствует и по Шифринсону
В справочниках приводятся значения для квадратичной зоны сопротивления. В табл.6.1 даны значения эквивалентной шероховатости для некоторых видов труб [1, 5].
Таблица 6.1
|
Вид и состояние труб |
Δэ, мм |
|
Трубы тянутые из стекла и цветных металлов, новые |
0,001-0,002 |
|
Трубы тянутые стальные бесшовные, новые |
0,01-0,02 |
|
То же, после нескольких лет эксплуатации |
0,15-0,30 |
|
То же, после длительной эксплуатации, со следами коррозии |
0,50-2,0 |
|
Трубы стальные сварные, новые |
0,03-0,10 |
|
То же, с незначительной коррозией |
0,10-0,20 |
|
То же, сильно заржавленные |
0,80-1,50 |
|
Трубы чугунные, новые |
0,20-0,50 |
|
То же, бывшие в эксплуатации |
0,50-1,50 |
|
Трубы бетонные |
~0,5 |
При ламинарном движении нужно учитывать поправку В к формуле (6.1), которая для потерь давления будет иметь вид:
где указанная поправка может быть ориентировочно определена из следующих данных [10]:
|
Re |
10 |
50 |
80 |
150 |
300 |
500 |
800 |
1000 |
1500 |
2300 |
|
B |
60 |
16 |
9 |
5 |
2,5 |
1,7 |
1,6 |
1,4 |
1,3 |
1 |