Потери напора (гидравлические потери) зависят от формы, размеров русла, скорости течения и вязкости жидкости, а иногда и от абсолютного давления в ней. Вязкость жидкости, хотя и является первопричиной всех гидравлических потерь, но далеко не всегда оказывает существенное влияние на их величину.
Как показывают опыты, во многих, но не во всех, случаях гидравлические потери приблизительно пропорциональны квадрату средней скорости, поэтому в гидравлике принят следующий общий способ выражения гидравлических потерь:
,
то есть потери пропорциональны скоростному напору. Коэффициент пропорциональности x называется коэффициентом потерь или коэффициентом сопротивления, значения которого для данного русла в первом грубом приближении можно считать постоянным.
Гидравлические потери подразделяют на местные потери и потери на трение по длине.
Местные потери напора обусловлены местными гидравлическими сопротивлениями, которые представляют собой короткие участки трубопровода или канала, на котором скорость потока изменяется по величине или направлению, и обычно возникают крупные вихри.
Примерами местных сопротивлений могут служить поворот, внезапное или постепенное сужение, расширение русла, задвижка, диафрагма, фильтр и т.п.
Местные потери напора определяются по формуле Вейсбаха
,
где V – средняя по сечению скорость в трубе, в которой установлено местное сопротивление; если диаметр трубы, а значит и скорость, изменяются, то в расчет принимают большую из двух скоростей;
xм – коэффициент местного сопротивления, который приближенно можно считать постоянным для данной формы местного сопротивления.
Потери на трение по длине – это потери напора, которые в чистом виде возникают в прямых трубах постоянного сечения, то есть при равномерном течении, и возрастают пропорционально длине трубы. Эти потери обусловлены внутренним трением в жидкости, поэтому они наблюдаются и в гладких трубах.
Потери на трение по длине можно вычислить по общей формуле
,
но удобнее коэффициент xтр связать с относительной длиной трубы l/d:
.
Формула для определения потерь напора на трение по длине примет вид:
.
Она носит название формулы Вейсбаха-Дарси, где l – коэффициент потерь на трение по длине или коэффициент Дарси.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему