![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений hf (последнее слагаемое в уравнении Бернулли (17)) обычно делят на две группы:
1) потери энергии (напора) по длине потока (линейные) hl – потери, затрачиваемые на преодоление сопротивления трения;
2) местные потери энергии (напора) hj – потери, вызываемые резким изменением конфигурации границ потока.
Полные потери на данном участке равны сумме всех потерь:
hf= Σ hl+ Σ hj, м. (20)
Потери напора (как по длине, так и местные), а также распределение скоростей по сечению потока существенно различны для ламинарного и турбулентного режима течения жидкости.
Потери напора по длине как при ламинарном, так и при турбулентном режиме в трубах круглого сечения определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
, м, (21)
а в открытых руслах (а также в трубах любой формы сечения) по формуле:
, м. (22)
где λ – коэффициент сопротивления по длине; l – длина участка трубы или канала; d – диаметр трубы; υ –средняя скорость течения; C – коэффициент Шези в формуле Шези (147); R – гидравлический радиус; g – ускорение свободного падения.
Коэффициент сопротивления по длине λ, его еще называют коэффициентом гидравлического трения – коэффициентом Дарси (величина безразмерная) можно определить:
1) при грубых расчетах можно принять λ = 0,03÷0,04;
2) по графику Мурина в зависимости от относительной шероховатости стенок трубы , имеющейся в гидравлических справочниках, и режима движения Re;
3) по формулам, их существует больше двухсот. Наиболее универсальные следующие:
- при ламинарном движении по формуле Пуазейля:
; (23)
- при турбулентном режиме для трубопроводов различного назначения по формуле А.Д. Альтшуля:
; (24)
- для области гидравлически гладких труб по формуле Блазиуса:
; (25)
- для области квадратичного сопротивления по формуле Шифринсона:
(26)
или по формуле Маннинга:
, (27)
где n – шероховатость, можно принять для водопроводных труб n = 0,012; для канализационных труб n= 0,013 [6].
Коэффициент Шези С имеет связь с коэффициентом Дарси :
; (28)
,
. (29)
Потери в местных сопротивлениях. Местными называются сопротивления, вызывающие резкую деформацию потока.
При обтекании турбулентным потоком какой-либо преграды происходит отрыв транзитной струи от стенки русла. При этом образуются области А (рис. 17), заполненные множеством водоворотов на участке l B, которые характеризуются возвратным течением. В сечении 2'-2' имеет место сильно деформированная эпюра осредненных скоростей.
Рис. 17. Внезапное расширение потока
Потери в местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха:
, м,(30)
где – коэффициент местного сопротивления, зависит от геометрии местного сопротивления и числа Рейнольдса потока; υ – средняя скорость в сечении, расположенном ниже по течению за данным сопротивлением.
Обычно коэффициент местного сопротивления определяют экспериментальным путем и выражают в виде эмпирических формул, графиков или в табличной форме. Лишь для некоторых местных сопротивлений получены теоретические зависимости.
Приведем несколько часто встречающихся случаев:
1. Внезапное расширение потока (потери на удар). На основании теоремы импульса сил была выведена формула Борда:
; (31)
; (32)
. (33)
2. Внезапное сужение потока. При внезапном сужении (рис. 18) происходит сжатие струи (ее площадь сечения уменьшается до ). Площадь живого сечения струи в сжатом сечении определится:
; (34)
. (35)
Здесь ε называют коэффициентом сжатия струи.
Используя зависимости (31), (35), получим величину потерь напора при внезапном сужении:
м, (36)
где коэффициент сопротивления внезапного сужения потока равен:
. (37)
Рис. 18. Внезапное сужение потока
3. При приближенных расчетах можно принимать как средние следующие значения коэффициентов местных сопротивлений [2, 3, 6, 7]:
Необходимо иметь в виду, что метод нахождения потерь (суммирование потерь) имеет ограниченную область применения. Он дает правильные результаты в том случае, когда прекращается возмущающее влияние сопротивлений и поток жидкости стабилизируется. Необходимое расстояние стабилизации можно определить следующим выражением .
Т а б л и ц а 1
Дата публикования: 2015-02-18; Прочитано: 1352 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!