Гидравлические потери: Гидравлические потери — Википедия

Содержание

Гидравлические потери — Википедия

Гидравлические потери или гидравлическое сопротивление — безвозвратные потери удельной энергии (переход её в теплоту) на участках гидравлических систем (систем гидропривода, трубопроводах, другом гидрооборудовании), обусловленные наличием вязкого трения[1][2]. Хотя потеря полной энергии — существенно положительная величина, разность полных энергий на концах участка течения может быть и отрицательной (например, при эжекционном эффекте).

Гидравлические потери принято разделять на два вида:

  • потери на трение по длине — возникают при равномерном течении, в чистом виде — в прямых трубах постоянного сечения, они пропорциональны длине трубы;
  • местные гидравлические потери — обусловлены т. н. местными гидравлическими сопротивлениями — изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. Примером местных потерь могут служить: внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п.

Гидравлические потери выражают либо в потерях напора Δh{\displaystyle \Delta h} в линейных единицах столба среды, либо в единицах давления ΔP{\displaystyle \Delta P}: Δh=ΔPρg{\displaystyle \Delta h={\Delta P \over \rho g}}, где ρ{\displaystyle \rho } — плотность среды, g — ускорение свободного падения.

Коэффициенты потерь

Во многих случаях приближённо можно считать, что потери энергии при протекании жидкости[3] через элемент гидравлической системы пропорциональны квадрату скорости жидкости[2]. По этой причине удобно бывает характеризовать сопротивление безразмерной величиной ζ[4], которая называется коэффициент потерь или коэффициент местного сопротивления и такова, что

Δp=ζρw22, Δh=ζw22g.{\displaystyle \Delta p=\zeta {\rho w^{2} \over 2}{\mbox{, }}\Delta h=\zeta {w^{2} \over 2g}{\mbox{.}}}

То есть в предположении, что скорость w по всему сечению потока одинакова, ζ=Δp/eторм, где eторм = ρw²/2 — энергия торможения единицы объёма потока относительно канала. Реально в потоке скорость жидкости не равномерна, в справочной литературе в данных формулах принимается среднерасходная скорость w=Q/F, где Q — объёмный расход, F — площадь сечения, для которого рассчитывается скорость[1]. Таким образом, средняя энергия торможения потока обычно несколько больше ρw²/2, см. Среднее квадратическое.

Для линейных потерь обычно пользуются коэффициентом потерь на трение по длине (также коэффициент Дарси) λ, фигурирующего в формуле Дарси — Вейсбаха[2]

Δh=λLd⋅w22g{\displaystyle \Delta h=\lambda {\frac {L}{d}}\cdot {w^{2} \over 2g}},

где L — длина элемента, d — характерный размер сечения (для круглых труб это диаметр). Иначе в единицах давления

Δp=λLd⋅ρw22{\displaystyle \Delta p=\lambda {\frac {L}{d}}\cdot {\rho w^{2} \over 2}};

таким образом, для линейного элемента относительной длины L/d коэффициент сопротивления трения ζтрL/d.

Влияние режима течения в трубах на гидравлические потери

Поскольку при турбулентном режиме течения происходит расход энергии потока на преодоление вязкости при турбулентных колебаниях, гидравлические потери при ламинарном режиме течения жидкости значительно меньше, чем при турбулентном. Так, например, если бы в системах водоснабжения и отопления при существующих скоростях движения жидкостей возможно было бы поддерживать ламинарный режим течения, то напор насосов можно было бы уменьшить в 5—10 раз[источник не указан 2335 дней]. Изменение режима течения с ламинарного на турбулентный вызывает скачкообразное увеличение сопротивления (при некоторых скоростях, т.е. в некотором диапазоне чисел Рейнольдса, ламинарное течение неустойчиво, но в определённых условиях может существовать). В то же время коэффициент гидравлического сопротивления при ламинарном режиме обычно получается больше, чем при турбулентном, поскольку для ламинарных режимов характерны более низкие скорости. При ламинарном режиме сопротивление примерно линейно зависит от скорости (соответственно, коэффициент примерно линейно падает, например, в круглых трубах λ=64Re{\displaystyle \lambda ={\frac {64}{\mathrm {Re} }}}). При турбулентном режиме в гидравлически гладких трубах (при небольших шероховатостях и небольших Re) зависимость имеет иной характер (для круглых труб λ=0,3164Re4.{\displaystyle \lambda ={\frac {0,3164}{\sqrt[{4}]{\mathrm {Re} }}}.}) и во всех практически реализуемых случаях лежит выше зависимости для ламинарного режима; при бо́льших числах Рейнольдса под влиянием шероховатости график λ претерпевает сложный изгиб, и начиная с некоторого критического значения при Re>Reкр (область автомодельности) λ зависит только от шероховатости.

Значение в технике

На преодоление гидравлических потерь в различных технических системах затрачивается работа таких устройств, как насосы, воздуходувки.

Для уменьшения гидравлических потерь рекомендуется в конструкциях гидрооборудования избегать применения деталей, способствующих резкому изменению направления потока — например, заменять внезапное расширение трубы постепенным расширением (диффузор), придавать телам, движущимся в жидкостях, обтекаемую форму и др. Даже в абсолютно гладких трубах имеются гидравлические потери[2]; при ламинарном режиме шероховатость мало на них влияет, однако при обычных в технике турбулентных режимах её увеличение, как правило, вызывает рост гидродинамического сопротивления.

Иногда, напротив, требуется ввести гидравлическое сопротивление в поток. Для этого применяются дроссельные шайбы, редукционные установки, регулирующие клапаны. По измерению давления на некотором элементе, график коэффициента гидравлического сопротивления которого известен, можно узнать скорость потока в некоторых распространённых типах расходомеров.

См. также

Ссылки

Примечания

  1. 1 2 Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1992. — C. 10
  2. 1 2 3 4 Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др.. — 2-е изд., перераб.. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 48—50, 84, 88.
  3. ↑ В гидродинамике жидкостью называется любая текучая среда, как капельная жидкость, так и газ.
  4. ↑ Также применяется обозначение ξ; буквы часто путают, иногда применяют для различения того, во входном или выходном сечении элемента измерялась скорость в формуле (для расширяющихся или сужающихся элементов).

Гидравлические потери — Википедия

Гидравлические потери или гидравлическое сопротивление — безвозвратные потери удельной энергии (переход её в теплоту) на участках гидравлических систем (систем гидропривода, трубопроводах, другом гидрооборудовании), обусловленные наличием вязкого трения[1][2]. Хотя потеря полной энергии — существенно положительная величина, разность полных энергий на концах участка течения может быть и отрицательной (например, при эжекционном эффекте).

Гидравлические потери принято разделять на два вида:

  • потери на трение по длине — возникают при равномерном течении, в чистом виде — в прямых трубах постоянного сечения, они пропорциональны длине трубы;
  • местные гидравлические потери — обусловлены т. н. местными гидравлическими сопротивлениями — изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. Примером местных потерь могут служить: внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п.

Гидравлические потери выражают либо в потерях напора Δh{\displaystyle \Delta h} в линейных единицах столба среды, либо в единицах давления ΔP{\displaystyle \Delta P}: Δh=ΔPρg{\displaystyle \Delta h={\Delta P \over \rho g}}, где ρ{\displaystyle \rho } — плотность среды, g — ускорение свободного падения.

Коэффициенты потерь

Во многих случаях приближённо можно считать, что потери энергии при протекании жидкости[3] через элемент гидравлической системы пропорциональны квадрату скорости жидкости[2]. По этой причине удобно бывает характеризовать сопротивление безразмерной величиной ζ[4], которая называется коэффициент потерь или коэффициент местного сопротивления и такова, что

Δp=ζρw22, Δh=ζw22g.{\displaystyle \Delta p=\zeta {\rho w^{2} \over 2}{\mbox{, }}\Delta h=\zeta {w^{2} \over 2g}{\mbox{.}}}

То есть в предположении, что скорость w по всему сечению потока одинакова, ζ=Δp/eторм, где eторм = ρw²/2 — энергия торможения единицы объёма потока относительно канала. Реально в потоке скорость жидкости не равномерна, в справочной литературе в данных формулах принимается среднерасходная скорость w=Q/F, где Q — объёмный расход, F — площадь сечения, для которого рассчитывается скорость[1]. Таким образом, средняя энергия торможения потока обычно несколько больше ρw²/2, см. Среднее квадратическое.

Для линейных потерь обычно пользуются коэффициентом потерь на трение по длине (также коэффициент Дарси) λ, фигурирующего в формуле Дарси — Вейсбаха[2]

Δh=λLd⋅w22g{\displaystyle \Delta h=\lambda {\frac {L}{d}}\cdot {w^{2} \over 2g}},

где L — длина элемента, d — характерный размер сечения (для круглых труб это диаметр). Иначе в единицах давления

Δp=λLd⋅ρw22{\displaystyle \Delta p=\lambda {\frac {L}{d}}\cdot {\rho w^{2} \over 2}};

таким образом, для линейного элемента относительной длины L/d коэффициент сопротивления трения ζтрL/d.

Влияние режима течения в трубах на гидравлические потери

Поскольку при турбулентном режиме течения происходит расход энергии потока на преодоление вязкости при турбулентных колебаниях, гидравлические потери при ламинарном режиме течения жидкости значительно меньше, чем при турбулентном. Так, например, если бы в системах водоснабжения и отопления при существующих скоростях движения жидкостей возможно было бы поддерживать ламинарный режим течения, то напор насосов можно было бы уменьшить в 5—10 раз[источник не указан 2335 дней]. Изменение режима течения с ламинарного на турбулентный вызывает скачкообразное увеличение сопротивления (при некоторых скоростях, т.е. в некотором диапазоне чисел Рейнольдса, ламинарное течение неустойчиво, но в определённых условиях может существовать). В то же время коэффициент гидравлического сопротивления при ламинарном режиме обычно получается больше, чем при турбулентном, поскольку для ламинарных режимов характерны более низкие скорости. При ламинарном режиме сопротивление примерно линейно зависит от скорости (соответственно, коэффициент примерно линейно падает, например, в круглых трубах λ=64Re{\displaystyle \lambda ={\frac {64}{\mathrm {Re} }}}). При турбулентном режиме в гидравлически гладких трубах (при небольших шероховатостях и небольших Re) зависимость имеет иной характер (для круглых труб λ=0,3164Re4.{\displaystyle \lambda ={\frac {0,3164}{\sqrt[{4}]{\mathrm {Re} }}}.}) и во всех практически реализуемых случаях лежит выше зависимости для ламинарного режима; при бо́льших числах Рейнольдса под влиянием шероховатости график λ претерпевает сложный изгиб, и начиная с некоторого критического значения при Re>Reкр (область автомодельности) λ зависит только от шероховатости.

Значение в технике

На преодоление гидравлических потерь в различных технических системах затрачивается работа таких устройств, как насосы, воздуходувки.

Для уменьшения гидравлических потерь рекомендуется в конструкциях гидрооборудования избегать применения деталей, способствующих резкому изменению направления потока — например, заменять внезапное расширение трубы постепенным расширением (диффузор), придавать телам, движущимся в жидкостях, обтекаемую форму и др. Даже в абсолютно гладких трубах имеются гидравлические потери[2]; при ламинарном режиме шероховатость мало на них влияет, однако при обычных в технике турбулентных режимах её увеличение, как правило, вызывает рост гидродинамического сопротивления.

Иногда, напротив, требуется ввести гидравлическое сопротивление в поток. Для этого применяются дроссельные шайбы, редукционные установки, регулирующие клапаны. По измерению давления на некотором элементе, график коэффициента гидравлического сопротивления которого известен, можно узнать скорость потока в некоторых распространённых типах расходомеров.

См. также

Ссылки

Примечания

  1. 1 2 Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1992. — C. 10
  2. 1 2 3 4 Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др.. — 2-е изд., перераб.. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 48—50, 84, 88.
  3. ↑ В гидродинамике жидкостью называется любая текучая среда, как капельная жидкость, так и газ.
  4. ↑ Также применяется обозначение ξ; буквы часто путают, иногда применяют для различения того, во входном или выходном сечении элемента измерялась скорость в формуле (для расширяющихся или сужающихся элементов).

Гидравлические потери — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Гидравлические потери или гидравлическое сопротивление — безвозвратные потери удельной энергии (переход её в теплоту) на участках гидравлических систем (систем гидропривода, трубопроводах, другом гидрооборудовании), обусловленные наличием вязкого трения[1][2]. Хотя потеря полной энергии — существенно положительная величина, разность полных энергий на концах участка течения может быть и отрицательной (например, при эжекционном эффекте).

Гидравлические потери принято разделять на два вида:

  • потери на трение по длине — возникают при равномерном течении, в чистом виде — в прямых трубах постоянного сечения, они пропорциональны длине трубы;
  • местные гидравлические потери — обусловлены т. н. местными гидравлическими сопротивлениями — изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. Примером местных потерь могут служить: внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п.

Гидравлические потери выражают либо в потерях напора <math>\Delta h</math> в линейных единицах столба среды, либо в единицах давления <math>\Delta P</math>: <math>\Delta h={\Delta P\over\rho g}</math>, где <math>\rho</math> — плотность среды, g — ускорение свободного падения.

Коэффициенты потерь

Во многих случаях приближённо можно считать, что потери энергии при протекании жидкости[3] через элемент гидравлической системы пропорциональны квадрату скорости жидкости[2]. По этой причине удобно бывает характеризовать сопротивление безразмерной величиной ζ[4], которая называется коэффициент потерь или коэффициент местного сопротивления и такова, что

<math>\Delta p = \zeta{\rho w^2\over2}\mbox{, }\Delta h = \zeta{w^2 \over 2g}\mbox{.}</math>

То есть в предположении, что скорость w по всему сечению потока одинакова, ζ=Δp/eторм, где eторм = ρw²/2 — энергия торможения единицы объёма потока относительно канала. Реально в потоке скорость жидкости не равномерна, в справочной литературе в данных формулах принимается среднерасходная скорость w=Q/F, где Q — объёмный расход, F — площадь сечения, для которого рассчитывается скорость[1]. Таким образом, средняя энергия торможения потока обычно несколько больше ρw²/2, см. Среднее квадратическое.

Для линейных потерь обычно пользуются коэффициентом потерь на трение по длине (также коэффициент Дарси) λ, фигурирующего в формуле Дарси — Вейсбаха[2]

<math>\Delta h = \lambda \frac{L}{d}\cdot{w^2 \over 2g}</math>,

где L — длина элемента, d — характерный размер сечения (для круглых труб это диаметр). Иначе в единицах давления

<math>\Delta p = \lambda \frac{L}{d}\cdot{\rho w^2 \over 2}</math>;

таким образом, для линейного элемента относительной длины L/d коэффициент сопротивления трения ζтрL/d.

Влияние режима течения в трубах на гидравлические потери

К:Википедия:Статьи без изображений (тип: не указан)

Поскольку при турбулентном режиме течения происходит расход энергии потока на преодоление вязкости при турбулентных колебаниях, гидравлические потери при ламинарном режиме течения жидкости значительно меньше, чем при турбулентном. Так, например, если бы в системах водоснабжения и отопления при существующих скоростях движения жидкостей возможно было бы поддерживать ламинарный режим течения, то напор насосов можно было бы уменьшить в 5—10 разК:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)[источник не указан 3022 дня]. Изменение режима течения с ламинарного на турбулентный вызывает скачкообразное увеличение сопротивления (при некоторых скоростях, т.е. в некотором диапазоне чисел Рейнольдса, ламинарное течение неустойчиво, но в определённых условиях может существовать). В то же время коэффициент гидравлического сопротивления при ламинарном режиме обычно получается больше, чем при турбулентном, поскольку для ламинарных режимов характерны более низкие скорости. При ламинарном режиме сопротивление примерно линейно зависит от скорости (соответственно, коэффициент примерно линейно падает, например, в круглых трубах <math>\lambda=\frac{64}{\mathrm{Re}}</math>). При турбулентном режиме в гидравлически гладких трубах (при небольших шероховатостях и небольших Re) зависимость имеет иной характер (для круглых труб <math> \lambda = \frac{0,3164}{\sqrt[4]{\mathrm{Re}}}.</math>) и во всех практически реализуемых случаях лежит выше зависимости для ламинарного режима; при бо́льших числах Рейнольдса под влиянием шероховатости график λ претерпевает сложный изгиб, и начиная с некоторого критического значения при Re>Reкр (область автомодельности) λ зависит только от шероховатости.

Значение в технике

На преодоление гидравлических потерь в различных технических системах затрачивается работа таких устройств, как насосы, воздуходувки.

Для уменьшения гидравлических потерь рекомендуется в конструкциях гидрооборудования избегать применения деталей, способствующих резкому изменению направления потока — например, заменять внезапное расширение трубы постепенным расширением (диффузор), придавать телам, движущимся в жидкостях, обтекаемую форму и др. Даже в абсолютно гладких трубах имеются гидравлические потери[2]; при ламинарном режиме шероховатость мало на них влияет, однако при обычных в технике турбулентных режимах её увеличение, как правило, вызывает рост гидродинамического сопротивления.

Иногда, напротив, требуется ввести гидравлическое сопротивление в поток. Для этого применяются дроссельные шайбы, редукционные установки, регулирующие клапаны. По измерению давления на некотором элементе, график коэффициента гидравлического сопротивления которого известен, можно узнать скорость потока в некоторых распространённых типах расходомеров.

См. также

Напишите отзыв о статье «Гидравлические потери»

Ссылки

  • [www.youtube.com/watch?feature=plpp&v=4LPw3tBnmNI Демонстрация явления гидравлических потерь в эксперименте (видео)]
  • [www.youtube.com/watch?feature=plpp&v=I4x4_haEQPo Трение при движении твёрдого тела в жидкости (видеоролик с демонстрацией опыта)]
  • [www.youtube.com/watch?v=kycu267NZCc Документальный фильм «Потери напора при движении жидкости»]

Примечания

  1. 1 2 Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1992. — C. 10
  2. 1 2 3 4 Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др.. — 2-е изд., перераб.. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 48—50, 84, 88.
  3. В гидродинамике жидкостью называется любая текучая среда, как капельная жидкость, так и газ.
  4. Также применяется обозначение ξ; буквы часто путают, иногда применяют для различения того, во входном или выходном сечении элемента измерялась скорость в формуле (для расширяющихся или сужающихся элементов).

Отрывок, характеризующий Гидравлические потери

Князь Андрей с удивлением и грустью разочарования слушал его смех и смотрел на смеющегося Сперанского. Это был не Сперанский, а другой человек, казалось князю Андрею. Всё, что прежде таинственно и привлекательно представлялось князю Андрею в Сперанском, вдруг стало ему ясно и непривлекательно.
За столом разговор ни на мгновение не умолкал и состоял как будто бы из собрания смешных анекдотов. Еще Магницкий не успел докончить своего рассказа, как уж кто то другой заявил свою готовность рассказать что то, что было еще смешнее. Анекдоты большею частью касались ежели не самого служебного мира, то лиц служебных. Казалось, что в этом обществе так окончательно было решено ничтожество этих лиц, что единственное отношение к ним могло быть только добродушно комическое. Сперанский рассказал, как на совете сегодняшнего утра на вопрос у глухого сановника о его мнении, сановник этот отвечал, что он того же мнения. Жерве рассказал целое дело о ревизии, замечательное по бессмыслице всех действующих лиц. Столыпин заикаясь вмешался в разговор и с горячностью начал говорить о злоупотреблениях прежнего порядка вещей, угрожая придать разговору серьезный характер. Магницкий стал трунить над горячностью Столыпина, Жерве вставил шутку и разговор принял опять прежнее, веселое направление.
Очевидно, Сперанский после трудов любил отдохнуть и повеселиться в приятельском кружке, и все его гости, понимая его желание, старались веселить его и сами веселиться. Но веселье это казалось князю Андрею тяжелым и невеселым. Тонкий звук голоса Сперанского неприятно поражал его, и неумолкавший смех своей фальшивой нотой почему то оскорблял чувство князя Андрея. Князь Андрей не смеялся и боялся, что он будет тяжел для этого общества. Но никто не замечал его несоответственности общему настроению. Всем было, казалось, очень весело.
Он несколько раз желал вступить в разговор, но всякий раз его слово выбрасывалось вон, как пробка из воды; и он не мог шутить с ними вместе.
Ничего не было дурного или неуместного в том, что они говорили, всё было остроумно и могло бы быть смешно; но чего то, того самого, что составляет соль веселья, не только не было, но они и не знали, что оно бывает.
После обеда дочь Сперанского с своей гувернанткой встали. Сперанский приласкал дочь своей белой рукой, и поцеловал ее. И этот жест показался неестественным князю Андрею.
Мужчины, по английски, остались за столом и за портвейном. В середине начавшегося разговора об испанских делах Наполеона, одобряя которые, все были одного и того же мнения, князь Андрей стал противоречить им. Сперанский улыбнулся и, очевидно желая отклонить разговор от принятого направления, рассказал анекдот, не имеющий отношения к разговору. На несколько мгновений все замолкли.
Посидев за столом, Сперанский закупорил бутылку с вином и сказав: «нынче хорошее винцо в сапожках ходит», отдал слуге и встал. Все встали и также шумно разговаривая пошли в гостиную. Сперанскому подали два конверта, привезенные курьером. Он взял их и прошел в кабинет. Как только он вышел, общее веселье замолкло и гости рассудительно и тихо стали переговариваться друг с другом.
– Ну, теперь декламация! – сказал Сперанский, выходя из кабинета. – Удивительный талант! – обратился он к князю Андрею. Магницкий тотчас же стал в позу и начал говорить французские шутливые стихи, сочиненные им на некоторых известных лиц Петербурга, и несколько раз был прерываем аплодисментами. Князь Андрей, по окончании стихов, подошел к Сперанскому, прощаясь с ним.
– Куда вы так рано? – сказал Сперанский.
– Я обещал на вечер…
Они помолчали. Князь Андрей смотрел близко в эти зеркальные, непропускающие к себе глаза и ему стало смешно, как он мог ждать чего нибудь от Сперанского и от всей своей деятельности, связанной с ним, и как мог он приписывать важность тому, что делал Сперанский. Этот аккуратный, невеселый смех долго не переставал звучать в ушах князя Андрея после того, как он уехал от Сперанского.
Вернувшись домой, князь Андрей стал вспоминать свою петербургскую жизнь за эти четыре месяца, как будто что то новое. Он вспоминал свои хлопоты, искательства, историю своего проекта военного устава, который был принят к сведению и о котором старались умолчать единственно потому, что другая работа, очень дурная, была уже сделана и представлена государю; вспомнил о заседаниях комитета, членом которого был Берг; вспомнил, как в этих заседаниях старательно и продолжительно обсуживалось всё касающееся формы и процесса заседаний комитета, и как старательно и кратко обходилось всё что касалось сущности дела. Он вспомнил о своей законодательной работе, о том, как он озабоченно переводил на русский язык статьи римского и французского свода, и ему стало совестно за себя. Потом он живо представил себе Богучарово, свои занятия в деревне, свою поездку в Рязань, вспомнил мужиков, Дрона старосту, и приложив к ним права лиц, которые он распределял по параграфам, ему стало удивительно, как он мог так долго заниматься такой праздной работой.

На другой день князь Андрей поехал с визитами в некоторые дома, где он еще не был, и в том числе к Ростовым, с которыми он возобновил знакомство на последнем бале. Кроме законов учтивости, по которым ему нужно было быть у Ростовых, князю Андрею хотелось видеть дома эту особенную, оживленную девушку, которая оставила ему приятное воспоминание.

Наташа одна из первых встретила его. Она была в домашнем синем платье, в котором она показалась князю Андрею еще лучше, чем в бальном. Она и всё семейство Ростовых приняли князя Андрея, как старого друга, просто и радушно. Всё семейство, которое строго судил прежде князь Андрей, теперь показалось ему составленным из прекрасных, простых и добрых людей. Гостеприимство и добродушие старого графа, особенно мило поразительное в Петербурге, было таково, что князь Андрей не мог отказаться от обеда. «Да, это добрые, славные люди, думал Болконский, разумеется, не понимающие ни на волос того сокровища, которое они имеют в Наташе; но добрые люди, которые составляют наилучший фон для того, чтобы на нем отделялась эта особенно поэтическая, переполненная жизни, прелестная девушка!»

Князь Андрей чувствовал в Наташе присутствие совершенно чуждого для него, особенного мира, преисполненного каких то неизвестных ему радостей, того чуждого мира, который еще тогда, в отрадненской аллее и на окне, в лунную ночь, так дразнил его. Теперь этот мир уже более не дразнил его, не был чуждый мир; но он сам, вступив в него, находил в нем новое для себя наслаждение.

После обеда Наташа, по просьбе князя Андрея, пошла к клавикордам и стала петь. Князь Андрей стоял у окна, разговаривая с дамами, и слушал ее. В середине фразы князь Андрей замолчал и почувствовал неожиданно, что к его горлу подступают слезы, возможность которых он не знал за собой. Он посмотрел на поющую Наташу, и в душе его произошло что то новое и счастливое. Он был счастлив и ему вместе с тем было грустно. Ему решительно не об чем было плакать, но он готов был плакать. О чем? О прежней любви? О маленькой княгине? О своих разочарованиях?… О своих надеждах на будущее?… Да и нет. Главное, о чем ему хотелось плакать, была вдруг живо сознанная им страшная противуположность между чем то бесконечно великим и неопределимым, бывшим в нем, и чем то узким и телесным, чем он был сам и даже была она. Эта противуположность томила и радовала его во время ее пения.

5.3.1 Виды гидравлических потерь

Если рассмотреть движение жидкости по горизонтальной участке, то между жидкостью и стенкой трубы возникают силы трения, в результате чего частицы движущейся жидкости, прилегающие к стенкам, тормозятся. Это торможение, вязкости жидкости, передается следующим слоям жидкости. Скорости в поперечном сечении потока распределены по нелинейному закону. Для преодоления сил сопротивления и поддержки равномерной поступательного движения необходимо, чтобы в жидкость действовала сила, в направлении движения и чтобы эта сила равна силе сопротивления. Утраченный и есть энергия, необходимая для преодоления сил сопротивления, называется потерей по длине, или линейными потерями. Из экспериментальных данных известно, что потери возможны и по другим причинам: резкое изменение размеров сечения, изменение направления движения жидкости. Такие потери называются местными потерями —. Эксперименты показывают, что линейные потери по длине при движении жидкости в трубах зависят от следующих:
1. диаметра трубы и ее длины
2. физических свойств жидкости (плотности и вязкости)
3. средней скорости движения в трубе
4. средней высоты выступов шероховатости на стенках трубы
Формула для потерь по длине была эмпирическим путем и называется формулой Дарси-Вейсбаха:

(5.14)

— Коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от характера движения жидкости, а так же от формы сечения и от физических свойств жидкости.
Формула для потерь на местные сопротивления имеет вид:

(5.15)

где: — коэффициент, зависящий от вида местного сопротивления
— Скорость потока после прохождения местного сопротивления

Гидравлические потери

Потери удельной энергии (напора) или гидравлические потери зависят от формы, размеров и шероховатости русла (трубы и т.п.), а так же от скорости течения и вязкости жидкости, но практически не зависят от абсолютного значения давления в ней.

В большинстве случаев гидравлические потери примерно прямо пропорциональны квадрату скорости течения жидкости, поэтому в гидравлике принято выражать гидравлические потери полного напора в линейных единицах.

, (3.94)

где коэффициент – есть безразмерный коэффициент сопротивления, выражающий отношение потерянного напора к скоростному напору.

Гидравлические потери разделяют на местные и потери на трение.

Местные потери обусловлены так называемыми местными гидравлическими сопротивлениями (изменение формы и размеров русла, в трубах – повороты, диафрагмы, краны и т.п.).

Потери на трение или потери по длине – это потери энергии, которые возникают в прямых трубах постоянного сечения. Они обусловлены внутренним трением в жидкости, а потому имеют место не только в шероховатых, но и в гладких трубах.

Коэффициент сопротивления на трение в этом случае удобнее связать с относительной длиной трубы

, (3.95)

где — безразмерный коэффициент потерь на трение.

 

3.12.1 Местные потери напора

 

Местные потери напора возникают на относительно коротких участках потока, где происходит изменение величины и направления средней скорости. Подобные изменения скорости обычно имеют место в фасонных частях и арматуре трубопроводов – в отводах, переходах, тройниках, кранах, вентиляциях, клапанах и т. п. Движение жидкости в области местных препятствий сопровождается резким нарушением структуры потока, образования дополнительных вихрей и водоворотных зон, закручиваний и нарушений стройности потока.

Несмотря на многообразие геометрических конфигураций местных сопротивлений, в каждом из них можно выделить участок, где поток вынужден резко уменьшать или увеличивать свою среднюю скорость. Иногда местное сопротивление представляет последовательное чередование таких участков.

Поэтому изучение местных сопротивлений целесообразно начать с простейшего случая – внезапного расширения потока (рис.3.16).

Рис. 3.16

Местная потеря напора, вызванная внезапным расширением потока на участке между сечениями 1-1 и 2-2, определится как разность удельных энергий жидкости в сечениях:

. (3.96)
Для определения разности давлений, входящей в уравнение (3.95) применим к движущему объёму жидкости между сечениями 1-1 и 2-2 известную из механики теорему об изменении количества движенияв проекциях на ось потока S-S.

Для этого:

1) определим импульс внешних сил, действующих на рассматриваемый объём в направлении движения;

2) найдём изменение количества движения как разность между секундным количеством движения, выносимым из рассматриваемого объёма и вносимым в него.

После преобразований получим:

. (3.97) Из формулы (3.97) видно, что потеря напора (удельной энергии) при внезапном расширении русла равна скоростному напору, подсчитанному по разности скоростей. Это положение называется теоремой Борда-Карно.

Потери напора при внезапном расширении можно отнести либо к V1, либо к V2. Если учесть, что V1ω1 = V2ω2 то есть V2 = V1ω1 2 (согласно уравнения неразрывности), то формулу (3.97) можно записать в следующем виде, соответствующем общему способу выражений местных потерь

. (3.98)

Уравнение (3.98) называют формулой Вейсбаха.

Следовательно, для случая внезапного расширения русла коэффициент сопротивления равен

. (3.99)
Данная теорема хорошо подтверждается опытными данными при турбулентном течении и широко используется в расчётах.

В частном случае, когда площадь ω2 весьма велика по сравнению с площадью ω1 и, следовательно, скорость V2 можно считать равной нулю, потеря на расширение равна

, (3.100)

то есть в этом случае теряется весь скоростной напор (вся кинетическая энергия, которой обладает жидкость). Коэффициент сопротивления ξ в этом случае равен единице.

Рассмотрим случай внезапного сужения канала.

Рис.3.17

 

При внезапном сужении, как показывают многочисленные опыты, поток жидкости начинает сжиматься на некотором расстоянии перед входом в узкое сечение. После входа в узкий участок, вследствие инерции, сжатие потока продолжается до минимального сечения ωс, после чего струя начинает расширяться до тех пор, пока не заполнит всё сечение узкого участка трубопровода ω2. потери напора при взаимном движении hв.с. при переходе потока из сечения ω1 к сечению ω2 связаны с расширением струи на участке С-С – 2-2 и могут быть найдены по формуле Борда

, (3.101)

а с учётом уравнения неразрывности

. (3.102)

Отношение площади сжатого сечения струи к площади канала, где это сжатие наблюдается, называется коэффициентом сжатия струи

; (3.103)

С учётом этого

. (3.104)

Опыт показывает, что величина ε зависит от соотношения площадей трубопровода до и после сужения.

. (3.105)

Мы рассмотрели два вида местных потерь напора – при внезапном расширении и сужении трубопровода, в которых коэффициент сопротивления определяется теоретически. Для всех остальных местных сопротивлений величину коэффициента сопротивления определяют опытным путём.

Наиболее часто встречающиеся местные сопротивления:

— труба расположена под углом к стенке резервуара;

— труба расположена перпендикулярно стенке резервуара;

— колено трубы с закруглением на угол 900;

— резкий поворот трубы и т. п.
Численные значения коэффициентов сопротивления для этих случаев обычно приводятся в справочной литературе.

В заключении следует отметить, что величина местного сопротивления остаётся постоянным лишь при развитом турбулентном режиме при Re >3000. В переходной зоне и при ламинарном режиме (Re < 3000) следует учитывать увеличение ξ, вызываемое существенным влиянием сил вязкостного трения.

 

Похожие статьи:

Гидравлические потери — Википедия. Что такое Гидравлические потери

Гидравлические потери или гидравлическое сопротивление — безвозвратные потери удельной энергии (переход её в теплоту) на участках гидравлических систем (систем гидропривода, трубопроводах, другом гидрооборудовании), обусловленные наличием вязкого трения[1][2]. Хотя потеря полной энергии — существенно положительная величина, разность полных энергий на концах участка течения может быть и отрицательной (например, при эжекционном эффекте).

Гидравлические потери принято разделять на два вида:

  • потери на трение по длине — возникают при равномерном течении, в чистом виде — в прямых трубах постоянного сечения, они пропорциональны длине трубы;
  • местные гидравлические потери — обусловлены т. н. местными гидравлическими сопротивлениями — изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. Примером местных потерь могут служить: внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п.

Гидравлические потери выражают либо в потерях напора Δh{\displaystyle \Delta h} в линейных единицах столба среды, либо в единицах давления ΔP{\displaystyle \Delta P}: Δh=ΔPρg{\displaystyle \Delta h={\Delta P \over \rho g}}, где ρ{\displaystyle \rho } — плотность среды, g — ускорение свободного падения.

Коэффициенты потерь

Во многих случаях приближённо можно считать, что потери энергии при протекании жидкости[3] через элемент гидравлической системы пропорциональны квадрату скорости жидкости[2]. По этой причине удобно бывает характеризовать сопротивление безразмерной величиной ζ[4], которая называется коэффициент потерь или коэффициент местного сопротивления и такова, что

Δp=ζρw22, Δh=ζw22g.{\displaystyle \Delta p=\zeta {\rho w^{2} \over 2}{\mbox{, }}\Delta h=\zeta {w^{2} \over 2g}{\mbox{.}}}

То есть в предположении, что скорость w по всему сечению потока одинакова, ζ=Δp/eторм, где eторм = ρw²/2 — энергия торможения единицы объёма потока относительно канала. Реально в потоке скорость жидкости не равномерна, в справочной литературе в данных формулах принимается среднерасходная скорость w=Q/F, где Q — объёмный расход, F — площадь сечения, для которого рассчитывается скорость[1]. Таким образом, средняя энергия торможения потока обычно несколько больше ρw²/2, см. Среднее квадратическое.

Для линейных потерь обычно пользуются коэффициентом потерь на трение по длине (также коэффициент Дарси) λ, фигурирующего в формуле Дарси — Вейсбаха[2]

Δh=λLd⋅w22g{\displaystyle \Delta h=\lambda {\frac {L}{d}}\cdot {w^{2} \over 2g}},

где L — длина элемента, d — характерный размер сечения (для круглых труб это диаметр). Иначе в единицах давления

Δp=λLd⋅ρw22{\displaystyle \Delta p=\lambda {\frac {L}{d}}\cdot {\rho w^{2} \over 2}};

таким образом, для линейного элемента относительной длины L/d коэффициент сопротивления трения ζтрL/d.

Влияние режима течения в трубах на гидравлические потери

Поскольку при турбулентном режиме течения происходит расход энергии потока на преодоление вязкости при турбулентных колебаниях, гидравлические потери при ламинарном режиме течения жидкости значительно меньше, чем при турбулентном. Так, например, если бы в системах водоснабжения и отопления при существующих скоростях движения жидкостей возможно было бы поддерживать ламинарный режим течения, то напор насосов можно было бы уменьшить в 5—10 раз[источник не указан 2335 дней]. Изменение режима течения с ламинарного на турбулентный вызывает скачкообразное увеличение сопротивления (при некоторых скоростях, т.е. в некотором диапазоне чисел Рейнольдса, ламинарное течение неустойчиво, но в определённых условиях может существовать). В то же время коэффициент гидравлического сопротивления при ламинарном режиме обычно получается больше, чем при турбулентном, поскольку для ламинарных режимов характерны более низкие скорости. При ламинарном режиме сопротивление примерно линейно зависит от скорости (соответственно, коэффициент примерно линейно падает, например, в круглых трубах λ=64Re{\displaystyle \lambda ={\frac {64}{\mathrm {Re} }}}). При турбулентном режиме в гидравлически гладких трубах (при небольших шероховатостях и небольших Re) зависимость имеет иной характер (для круглых труб λ=0,3164Re4.{\displaystyle \lambda ={\frac {0,3164}{\sqrt[{4}]{\mathrm {Re} }}}.}) и во всех практически реализуемых случаях лежит выше зависимости для ламинарного режима; при бо́льших числах Рейнольдса под влиянием шероховатости график λ претерпевает сложный изгиб, и начиная с некоторого критического значения при Re>Reкр (область автомодельности) λ зависит только от шероховатости.

Значение в технике

На преодоление гидравлических потерь в различных технических системах затрачивается работа таких устройств, как насосы, воздуходувки.

Для уменьшения гидравлических потерь рекомендуется в конструкциях гидрооборудования избегать применения деталей, способствующих резкому изменению направления потока — например, заменять внезапное расширение трубы постепенным расширением (диффузор), придавать телам, движущимся в жидкостях, обтекаемую форму и др. Даже в абсолютно гладких трубах имеются гидравлические потери[2]; при ламинарном режиме шероховатость мало на них влияет, однако при обычных в технике турбулентных режимах её увеличение, как правило, вызывает рост гидродинамического сопротивления.

Иногда, напротив, требуется ввести гидравлическое сопротивление в поток. Для этого применяются дроссельные шайбы, редукционные установки, регулирующие клапаны. По измерению давления на некотором элементе, график коэффициента гидравлического сопротивления которого известен, можно узнать скорость потока в некоторых распространённых типах расходомеров.

См. также

Ссылки

Примечания

  1. 1 2 Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1992. — C. 10
  2. 1 2 3 4 Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др.. — 2-е изд., перераб.. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 48—50, 84, 88.
  3. ↑ В гидродинамике жидкостью называется любая текучая среда, как капельная жидкость, так и газ.
  4. ↑ Также применяется обозначение ξ; буквы часто путают, иногда применяют для различения того, во входном или выходном сечении элемента измерялась скорость в формуле (для расширяющихся или сужающихся элементов).

10.3. Гидравлические потери (общие сведения)

Потери удельной энергии
(напора), или, как их часто называют,
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
скорости течения
жидкости во второй степени, поэтому в
гидравлике принят следующий общий
способ выражения гидравлических потерь
полного напора в линейных единицах:

,
(10.10)

или в единицах давления

.
(10.11)

Такое
выражение удобно тем, что включает в
себя безразмерный коэффициент
пропорциональности
,
называемый коэффициентомпотерь,
или коэффициентом сопротивления,
значение которого для данного
русла в первом грубом приближении
постоянно.

Коэффициент
потерь
,
таким образом, есть отношение потерянного
напора к скоростному напору.

Гидравлические
потери обычно разделяют на местные
потери и
потери на трение по длине.

Местные
потери энергии обусловлены так называемыми
местными
гидравлическими сопротивлениями, т.е.
местными изменениями формы
и размера русла, вызывающими деформацию
потока. При протекании жидкости через
местные сопротивления изменяется ее
скорость
и обычно возникают крупные вихри.
Последние образуются за
местом отрыва потока от стенок и
представляют собой области, в которых
частицы жидкости движутся в основном
по замкнутым кривым или близким к ним
траекториям.

Примерами местных сопротивлений
могут служить устройства, изображенные
на рис. 10.2. Там же показаны отрывы потока
и вихреобразования.

а
— задвижка; б
— диафрагма; в
— колено; г
— вентиль

Рис.
10.2. Схемы местных гидравлических
сопротивлений

Местные
потери напора определяются по формуле
(10.10) следующим
образом:

,(10.12)

или в единицах давления

.
(10.13)

Выражение
(10.12) часто называют формулой Вейсбаха.
В ней


средняя по сечению скорость в трубе, в
которой установлено данное местное
сопротивление. Если же диаметр трубы
и, следовательно, скорость в ней изменяются
по длине, то за расчетную скорость
удобнее принимать большую из скоростей,
т.е. ту, которая соответствует меньшему
диаметру трубы.

Каждое
местное сопротивление
характеризуется своим значением
коэффициента сопротивления
,
которое во многих случаях
приближенно можно считать
постоянным для данной формы
местного сопротивления.

Потери
на трение по длине, — это потери энергии,
которые в чистом виде возникают в прямых
трубах постоянного сечения, т.е. при
равномерном течении, и возрастают
пропорционально длине трубы (рис. 10.3).
Рассматриваемые потери обусловлены
внутренним трением в жидкости, а потому
имеют место не только в шероховатых, но
и в гладких трубах.

Рис. 10.3. Потери напора на трение по длине
трубы

Потерю
напора на трение можно выразить по общей
формуле (10.10) для
гидравлических потерь, т.е.

,
(10.14)

однако
удобнее коэффициент
связать с относительной длинойтрубы
l/d.
Возьмем участок
круглой трубы длиной, равной ее диаметру,
и обозначим его коэффициент потерь,
входящий в формулу (10.14), через
.
Тогда для всей трубы длинойl
и диаметром d
коэффициент потерь будет в l/d
раз больше:

.
(10.15)

В результате формула (10.14) примет вид:

,
(10.16)

или в единицах давления

.
(10.17)

Формулу (10.16) обычно называют формулой
Дарси-Вейсбаха. Безразмерный
коэффициент называют коэффициентом
потерь на трение по длине, или
коэффициентом Дарси.

Нетрудно выяснить
физический смысл коэффициента
,
если рассмотреть условие равномерного
движения в трубе
цилиндрического объема длинойlи диаметромd(см. рис.
10.3), т.е. равенство нулю суммы сил,
действующих на объем: сил давления и
силы трения. Это равенство имеет вид

,
(10.18)

где
— напряжение трения на стенке трубы.

Если учесть формулу (10.17), то легко
получить

,
(10.19)

т.е. коэффициент
есть величина, пропорциональная отношению
напряжения трения на стенке трубы
к динамическому давлению,определенному
по средней скорости.

Ввиду постоянства
объемного расхода несжимаемой жидкости
вдоль трубы
постоянного сечения скорость и удельная
кинетическая энергия также остаются
постоянными, несмотря на наличие
гидравлических сопротивлений и
потерь напора. Потери напора в этом
случае определяются разностью показаний
двух пьезометров (см. рис. 10.2 и 10.3).

Гидравлические потери — Большая Химическая Энциклопедия

Эти двигатели имеют более низкую эффективность в результате работы в жидкости, что приводит к более жидкостям лобового сопротивления и также осевой потерю упорного подшипника, который также является частью двигателя. Однако этот более низкий КПД двигателя компенсируется меньшими механическими и гидравлическими потерями в погружной мотонасосной установке по сравнению с вертикальной турбинной насосной установкой. [Стр.171]

Работая с системами водоподготовки, нельзя избежать расчетов расхода в трубопроводе.У нас есть трубопровод, пропускная способность которого 500 литров / сек. Поток разделяется на два трубопровода, внутренний диаметр трубы составляет 350 мм. Длина трубопровода — 55 м. Убыток на входе составляет 0,70, а на выходе — 1,00. На линиях есть два изгиба под 45 ° и два изгиба под 90 °. (A) Определите расход на трубу (b) определите линейную скорость (c) определите результирующие гидравлические потери в метрах. [Pg.596]

Это доступное значение NPSHa (системы) всегда должно быть больше b) минимум на два фута, а предпочтительно на три или более футов, чем требуемый NPSH, указанный производителем насоса или показанный на кривых насоса в чтобы преодолеть внутренние гидравлические потери насоса и точку наименьшего давления в проушине рабочего колеса.NPSH, необходимый для насоса, зависит от физических размеров корпуса, скорости, удельной скорости и типа рабочего колеса и должен быть соблюден для обеспечения надлежащей производительности насоса. Производителю насоса должны быть предоставлены полные условия всасывания, если можно ожидать, что он порекомендует насос для долгой и безотказной работы. [Стр.190]

Идеальная высота всасывания насоса равна столбу воды, поддерживаемому атмосферным давлением, за вычетом давления пара. Первый зависит от барометра и высоты, а второй — от температуры воды.Гидравлические потери, которые включают трение во всасывающей трубе, клапаны и … [Pg.127]

Гидравлические потери. — Гидравлические потери — это потери давления, вызванные трением газа и резкими изменениями в газе. скорость или направление потока. На основе экспериментов Д. В. Тейлора по потоку воздуха в трубах, падение давления во всасывающем и нагнетательном трубопроводах (фунтов на квадратный дюйм) = L = lv s / 4 00, -ХОРОШО, где I — длина трубы, футов, v скорость газа, футов в секунду, s удельный вес газа по отношению к свободному воздуху (0.0764) за единицу, а D — диаметр трубы в дюймах. Для труб первоклассного качества и в наилучшем состоянии эти потери могут быть уменьшены примерно на 20%. При работе с газами необходимо соблюдать такие же меры, как и при работе с жидкостями, чтобы обеспечить гладкие стенки трубы и избежать слишком коротких изгибов. [Стр.177]

Растворенный воздух трудно извлечь из раствора. Это становится проблемой, когда температура быстро повышается или давление падает. Нефтяные масла содержат до 12% растворенного воздуха. Когда система запускается или когда она перегревается, этот воздух превращается из растворенной фазы в мелкие пузырьки.Если пузырьки очень маленькие в диаметре, они остаются взвешенными в жидкой фазе масла, особенно в маслах с высокой вязкостью. Это может вызвать унос воздуха, который характеризуется небольшим количеством воздуха в виде чрезвычайно мелких пузырьков, рассеянных по всей массе. Воздухововлечение обрабатывается иначе, чем пена, и обычно представляет собой отдельную проблему. Некоторые из потенциальных эффектов вовлечения воздуха включают кавитацию насоса, неустойчивую и нестабильную работу гидравлики, потерю точности управления, вибрации, окисление масла, износ компонентов из-за снижения вязкости смазочного материала, отключение оборудования при срабатывании реле низкого давления масла, микродизельное топливо… [Стр.1516]

Падение давления в нисходящем трубопроводе. Если зазор под переливным стаканом слишком мал, он может существенно увеличить подпорку переливного стакана и, как следствие, снизить пропускную способность стакана. Сообщалось о случаях (61), когда производительность колонны была увеличена путем простого отрезания 1 от дна сливного стакана. Методы оценки резервирования, вызванного гидравлическими потерями через отверстие под сливным стаканом, доступны в большинстве текстов по дистилляции (48, 319, 371, 409). [Pg.183]

Два параметра, а именно теоретический расход пара и изоэнтропический КПД турбины, могут использоваться для определения фактического расхода пара, необходимого паровой турбине для выработки определенного количества энергии.Теоретический расход пара описывается идеальным расширением. В основе идеального расширения лежит предположение, что в процессе расширения отсутствуют тепловые и гидравлические потери, приводящие к нулевому изменению энтропии (5) (см. Рисунок 15.5). Таким образом, теоретический расход пара — это минимум, необходимый для выработки определенного количества энергии. На самом деле потери происходят при расширении пара, а изоэнтропический КПД описывает необратимые потери при реальном расширении, вызывающие отклонение от идеального расширения … [Стр.334]

В главе 10 обсуждались некоторые гидравлические аспекты. Уравнение Бернулли — важный инженерный принцип пожарной гидравлики. Потери в трубах, фитингах и других компонентах корректируются до эквивалентной длины трубы для использования в уравнении Бернулли. Системы распределения нуждаются в регулярных проверках, чтобы гарантировать доступность воды, когда и где это необходимо. [Pg.240]

WELKOWITZ Если посмотреть на аорту, то одна из интересных вещей, связанных с параметром трения, заключается в том, что гидравлические потери, которые, по сути, являются результатом трения, намного больше, скажем, в 10 или 20 раз. , число типа Пуазейля.Что бы произошло в вашем конкретном расчете, если бы у вас было такое же соотношение … [Pg.257]

Корреляция данных (тест производительности), 491-497 материальный баланс, 492 энергетический баланс, 492-494 расчет недостающего потока, 494 гидравлические потери, 494-495 насосы, 495-496 Дебутанизатор, 261, 377-381 Бригада коксоудаления (цикл коксования), 50, 56-57 … [Pg.261]

Баланс компонентов Эффективность фракционирования Общий энергетический баланс установки КПД печи Теплообменник U s Расчет недостающих потоков Гидравлические потери КПД насоса Определение капитальных проектов Нормализация данных… [Pg.509]

Процесс при низком перепаде давления необходим для эффективного смешивания масляной основы, что напрямую связано с энергией, необходимой для обеспечения требуемой производительности ELOU. Однако гидравлические потери значительно возрастают при работе с тяжелым и вязким маслом. [Стр.144]

Гидравлические потери Это потери жидкости в рабочем колесе, диффузоре и стенке корпуса. [Стр. 24]

Сильные колебания вызывают гидравлические потери и снижают эффективность насоса.Это также приведет к повреждению проушины и лопаток рабочего колеса, поломке рабочего колеса, отказу механического уплотнения и отказу подшипника. Поэтому следует избегать сильной рециркуляции в насосе. [Стр.25]

Исследования водонепроницаемости скруббера с завихрителем воздуха на высоте 0,25 м проводились на экспериментальной установке, представленной на рисунке 3.1. Величина гидравлических потерь определялась по разнице статического давления газового потока до и после наличия ротора. [Стр.61]

Полученные выражения для определения гидравлических потерь сухого аппарата и потерь на жидкофазный перенос позволяют рассчитать водонепроницаемость в исследованном диапазоне нагрузок на фазы. [Стр.67]

Увеличение заряда G очищаемого газа при неизменном значении угловой скорости приводит к пропорциональному повышению осевой скорости газа и снижению сепарации пыли вследствие уменьшения продолжительности пребывания твердых частиц в лопатках завихрителя воздуха. Учитывая также, что гидравлические потери увеличиваются пропорционально квадрату осевой скорости газа, целесообразно обеспечить умеренными значениями w (до 40 м / с).[Pg.80]

Провести анализ гидравлических потерь в лопастных рабочих колесах и дать сравнительную оценку различных конструкций контактных каналов рабочего колеса по эффективности обеспечения ими гидродинамического взаимодействия фаз … [Стр. 163]

С гидродинамической точки зрения лопатки рабочего колеса целесообразно профилировать по различным значениям скоростей в щелевых каналах. Таким образом, газодисперсный поток можно повернуть на любой необходимый угол с наименьшими гидравлическими потерями (Буссройд, 1975 и Кутателадзе, 1976).[Стр.199]

Возможность размещения необходимого оборудования в системе за защитным конусом с учетом теплового расширения при минимизации гидравлических потерь. Совместимость конфигурации системы с рядом потенциальных будущих миссий, включая более длительные миссии и миссии по исследованию поверхности. … [Стр.67]


.

Гидравлические потери в трубах — Машиностроение

Гидравлические потери в трубах

Хенрик Кудела

Содержание

1 Потоки вязкой жидкости в трубах 1
1.1 Диаграмма Moody ……………………………… 2
1.2 Типы проблем с потоком жидкости ……………………. 5
1.3 Незначительные потери ………………………………. 6

1 Течения вязкой жидкости в трубах

Наша цель — обобщение одномерного уравнения Бернулли для вязкого течения.когда
вязкость жидкости учитывается полным энергетическим напором H = v
2
2 г +

с
ρg + z больше не
постоянная по длине трубы. В направлении потока из-за трения из-за вязкости жидкости мы

гаев

21
2 г +

п. 1
ρg + z 1>

v 22
2 г +

п. 2
ρg + z 2. Итак, чтобы восстановить равенство, мы должны добавить скалярную величину к
правая часть этого неравенства

v 21
2 г

+

п 1
ρg
+ z 1 =
v 22
2 г

+

п 2
ρg
+ z 2 + ∆hls (1)

Эта скалярная величина ∆ls называется гидравлическими потерями.Гидравлические потери между двумя разными поперечинами
сечение по трубе равно разнице полной энергии для этого сечения:

∆hls = H 1 -H 2 (2)

Мы должны помнить, что всегда H 1> H 2. В горизонтальной трубе, когда z 1 = z 2 и диаметр трубы равен
constantv 1 = v 2 гидравлические потери равны напору падения давления или потери напора

∆hL =
р 1 — р 2
ρg

(3)

Потеря напора выражается уравнением Дарси-Вайсбаха:

hL = f

л
г

v 2
2 г

(4)

Рис. 1: Потери на трение в трубе.Для горизонтальной трубы с постоянным диаметром эти потери можно измерить.
по высоте перепада давления: ∆ρpg = h

Мы должны помнить, что уравнение (4) действительно только для горизонтальных труб. В общем, при v 1 = v 2
butz 16 = z 2, потеря напора задана

п 1 — п 2
ρg

= (z 2 — z 1) + f

л
г

v 2
2 г

(5)

Частично изменение давления происходит из-за изменения высоты, а частично из-за связанной с потерей напора
с эффектами трения, которые выражаются через коэффициент трения ft, зависящий от Рейнольдса.
число и относительная шероховатость f = φ (Re, ε / D).Функциональную зависимость коэффициента трения от Рейнольдса определить непросто.
количество и относительная шероховатость (ε / D). Большая часть этой информации является результатом экспериментов.
продиктованный Дж. Никурадсе в 1933 году и с тех пор усиленный многими другими. Одна трудность заключается в
определение шероховатости трубы. Никурадзе использовал трубы с искусственной шероховатостью.
производится путем наклеивания песчинок известного размера на стенки трубы для производства труб с помощью наждачной бумаги
поверхности. В имеющихся в продаже трубах шероховатость не такая равномерная и хорошо определенная, как в
трубы с искусственной шероховатостью, которые использовал Никурадзе.Однако можно получить меру
эффективную относительную шероховатость типичных труб и, таким образом, получить коэффициент трения. Рисунок (3))
показывает функциональную зависимость от Reand и названа диаграммой Муди в честь Л.Ф.
Муди, который вместе с К. Ф. Колбруком сопоставил исходные данные Никурадзе с точки зрения
относительная шероховатость имеющихся в продаже материалов для труб.

1.1 Moody Chart

Из данных (3) наблюдаются следующие характеристики.Для ламинарного течения Re <2300, f = 64 / Re, который не зависит от относительной шероховатости. Для очень больших чисел Рейнольдса f = φ (ε / D) которое не зависит от числа Рейнольдса. Для таких потоков, обычно называемых полностью турбулентный поток вдоль стенки трубы образует ламинарный подслой настолько тонкий, что шероховатость поверхности полностью доминирует характер течения у стенки. зазор на рисунке, для которого нет Приведенные значения 2100

Рисунок 3: Коэффициент трения как функция числа Рейнольдса и относительной шероховатости для круглых труб
-Таблица Moody

Для гидравлически гладких труб коэффициент трения аппроксимируется формулой Блазиуса (1911)

f = (100 Re) — 1/4 (8)

Следующая формула, предложенная Aldsul (1952), приобрела некоторую популярность в инженерных приложениях.
катион из-за своей простоты:

f = 0, 11 (
ε
D

+
68

Re

) 1/4 (9)

Понятно, что для использования диаграммы Муди мы должны уметь получать значения поверхности
шероховатость.Они были измерены и занесены в таблицу (а иногда и нанесены на график) для обширного
ассортимент материалов, используемых в системах трубопроводов. В таблице 1 представлены некоторые типичные значения.

Таблица 1. Значения шероховатости поверхности для различных конструкционных материалов
ШЕРОХОВАТОСТЬ МАТЕРИАЛА ТРУБОПРОВОДА, мм
Чугун 0.
Коммерческая сталь и кованое железо 0.
Бетон 0,3-3.
Вытянутые трубки 0.
Оцинкованное железо 0.
Пластик (и стекло) 0,0 (гладкий)
Клепанная сталь 0,9-9.

Мы должны помнить, что обычно используемые значения в таблице не являются фактическими измеренными, а являются
вместо этого результат корреляции данных, построенный по диапазону измерений.Они некоторые-
времена, называемые «эквивалентными» шероховатостями; полезно рассматривать их как просто репрезентативные
ценности.

1.2 Типы проблем, связанных с потоком жидкости

При проектировании и анализе трубопроводных систем, которые предполагают использование диаграммы Moody, мы обычно
сталкиваются с тремя типами проблем:

  1. Определение падения давления, когда длина и диаметр трубы указаны для
    заданный расход (или скорость)

  2. Определение расхода, когда длина и диаметр трубы указаны для указанного
    падение давления

  3. Определение диаметра трубы, если длина трубы и скорость потока указаны для указанного
    падение давления.

Пример 1. Масло с ρ = 900 кг / м 3 и кинематическим коэффициентом вязкости ν = 0, 00001 м 2 / с,
протекает при qv = 0,2 м 3 / с через 500 м чугунной трубы диаметром 200 мм. Определите (а) голову
потери и (б) падение давления, если труба имеет уклон 10 в направлении потока.
Решение. Сначала вычисляем число Рейнольдса Re = V · d / ν = 4 · qv / (πdν) = 4 · 0, 2 / (3, 14 ·
0, 2 · 0, 00001) = 128000. Скорость равна v = qv / (πd
2
4) = 6. 4 м / с. Абсолютная шероховатость для
труба чугунолитая ε = 0.26 мм. Таким образом, относительная шероховатость ε = εd = 0,0013. Теперь мы можем
рассчитать по формуле (10) или по шкале Муди, коэффициент трения f = 0,0225. Тогда потеря напора составит

hf = f

л

д

v 2
2 г

= 0, 0225
500
0. 2
6, 42
2 · 9, 81

= 117 м

Для наклонной трубы потеря напора

hf =
∆p
ρg

+ z 1 — z 2 =
∆p
ρg

+ Lsin10o.

Таким образом, падение давления составляет

∆p = ρg (hf− 500 · sin10o) = 900 · 9, 81 · (117 — 87) = 265 · 103.

Пример 2. Нефть с ρ = 950 кг / м 3 и 6 == 2 E− 5 м 2 / с протекает через канал диаметром 30 см.
труба длиной 100 м с потерей напора 8 м. Отношение шероховатости ε / d = 0. 0002. Найдите среднее значение
скорость и расход.
Итерационное решение. Для начала нам нужно угадать f. Хорошее первое предположение — это «полностью приблизительное» значение.
(полностью турбулентный) для ε / d = 0,0002 из диаграммы Moody. Это f≈0,015. Теперь от Дарси-Вайсбаха.
по формуле (4) имеем

hf = f

л
г

v 2
2 г
⇒ fv 2 = 0.471

Рисунок 4:

, где K 1 = 0, 5 — коэффициент потерь на входе, K 2, K 3 = 0, 9 для стандартного колена и K 4 = 10 для
запорный клапан полностью открыт. Помещая значения в приведенную выше формулу, получаем

H 1 =

v 2
2 г

(13, 3 + 680 ж.)

Для начала нам нужно угадать f. Хорошее первое предположение — это «полностью приблизительное» значение (полностью турбулентное) для
ε / d = 0, 0017 из диаграммы Moody. Это f≈0, 022. Теперь из формулы Дарси-Вейсбаха (4) имеем

10 =

v 2
2 г
(13, 3 +680 0, 022) ⇒ v 2 = 2.63, Re = 391000

f ≈ 0, 023 v = 2, 6 м / с Re = vd / ν≈ 380000
fnew (380000) = 0, 023 v = 2, 6 м / с Re = vd / ν≈ 380000

Рисунок 5: Трубопровод с малыми потерями

Мы приняли v = 2, 60 м / с, qv = v (πd
2
4) = 45, 9 · 10

— 3 м 3 / с.

Для второй части с qvknown решение простое:

v 2 =
qv
A

=
0. 06

π 0. 152
4

= 3. 40 м / с, Re = 505000, f = 0.023

и

H 1 =

3, 42
2 · 9, 81

(13, 3 +680 0, 023) = 17, 06 м

Пример 4. Течение между двумя резервуарами. Вода при 10 ° C течет из большого резервуара в малый.
один через систему чугунных трубопроводов диаметром 5 см, показанную на рисунке (6). Определите высоту
z 1 для расхода 6 л / с.

Рисунок 6:

(Ответ. 27,9 м)

.

Гидравлические потери в трубах — Скачать PDF

бесплатно

Глава 8: Поток в трубах

Chapter 8: Flow in Pipes
Задачи 1. Более глубокое понимание ламинарного и турбулентного течения в трубах и анализ полностью развитого потока 2.Рассчитайте большие и второстепенные потери, связанные с потоком в трубопроводе

.

Дополнительная информация

Падение давления в трубах …

Pressure drop in pipes...
Падение давления в трубопроводах … РАСЧЕТ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ Падение давления или потеря напора возникают во всех системах трубопроводов из-за перепадов высоты, турбулентности, вызванной резкими изменениями направления, и трения

Дополнительная информация

Вязкое течение в трубе

Viscous flow in pipe
Вязкий поток в трубе Хенрик Кудела Содержание 1 Ламинарный или турбулентный поток 1 2 Уравновешивание количества движения — уравнение Навье-Стокса 2 3 Ламинарный поток в трубе 2 3.1 Коэффициент трения для ламинарного потока ………………………

Дополнительная информация

Эксперимент 3 Трение трубы

Experiment 3 Pipe Friction
EML 316L Эксперимент 3 Лабораторное руководство по трению труб Факультет машиностроения и материаловедения Инженерный колледж МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЛОРИДЫ Номенклатура Обозначение Описание Единица A, поперечное сечение

Дополнительная информация

Прикладная механика жидкости

Applied Fluid Mechanics
Прикладная механика жидкости 1.Природа жидкости и изучение механики жидкости 2. Вязкость жидкости 3. Измерение давления 4. Силы, создаваемые статической жидкостью 5. Плавучесть и стабильность 6. Течение жидкости и

Дополнительная информация

Глава 13 ПОТОК ОТКРЫТОГО КАНАЛА

Chapter 13 OPEN-CHANNEL FLOW
Механика жидкости: основы и приложения, 2-е издание Юнус А. Ценгел, Джон М. Цимбала МакГроу-Хилл, 2010 г. Слайды лекции Мехмета Каноглу Авторские права The McGraw-Hill Companies, Inc.Требуется разрешение

Дополнительная информация

Прикладная механика жидкости

Applied Fluid Mechanics
Прикладная механика жидкостей, шестое издание, Дейтонский университет Роберта Л. Мотта Пирсон Пирсон Пирсон Интернэшнл по образованию Пирсон ГЛАВА 1 ПРИРОДА ЖИДКОСТЕЙ И ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИКИ ЖИДКОСТЕЙ 1.1 Общая картина

Дополнительная информация

Поток в открытом канале Основной принцип

Open channel flow Basic principle
Течение в открытом русле Основной принцип ВВЕДЕНИЕ Течение в реках, оросительных каналах, дренажных канавах и акведуках является некоторыми примерами течения в открытом русле.Эти потоки происходят со свободной поверхностью и давлением

Дополнительная информация

Эксперименты с потоком в трубе

Pipe Flow Experiments
Группа экспериментов с потоком в трубах: День: Неделя: Библиотечный билет Количество членов вашей группы -1- Инженерная школа Университета Уорика Лаборатория ESA7 Упражнения Раздел I Теоретическая подготовка 1. Введение

Дополнительная информация

du u U 0 U dy y b 0 б

du u U 0 U dy y b 0 b
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ / ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИКИ ЖИДКОСТИ (Мариос М.Fyrillas) 1. Плотность (πυκνότητα) Символ: 3 Единицы измерения: кг / м Уравнение: м (масса м, объем V) V. Давление (πίεση) Альтернативное определение:

Дополнительная информация

Прикладная механика жидкости

Applied Fluid Mechanics
Прикладная механика жидкости 1. Природа жидкости и изучение механики жидкости 2. Вязкость жидкости 3. Измерение давления 4. Силы, создаваемые статической жидкостью 5. Плавучесть и стабильность 6. Течение жидкости и

Дополнительная информация

Жидкости и твердые тела: основы

Fluids and Solids: Fundamentals
Жидкости и твердые тела: основы Обычно мы различаем три состояния материи: твердое; жидкость и газ.Однако жидкость и газ являются жидкостями: в отличие от твердых тел они не обладают способностью сопротивляться деформации.

Дополнительная информация

Эксперимент (13): канал потока

Experiment (13): Flow channel
Введение: Открытый канал — это канал, в котором жидкость течет со свободной поверхностью, находящейся под атмосферным давлением. По всей длине воздуховода давление на поверхности остается постоянным и составляет

.

Дополнительная информация

Эксперимент № 3: поток в трубе

Experiment # 3: Pipe Flow
ME 05 Лаборатория машиностроения Страница ME 05 Лаборатория машиностроения Spring Quarter 00 Эксперимент № 3: Расход трубы Цели: a) Калибровка датчика давления и двух различных расходомеров (лопаточное колесо

Дополнительная информация

Естественная конвекция.Сила плавучести

Natural Convection. Buoyancy force
Естественная конвекция При естественной конвекции движение жидкости происходит за счет естественных средств, таких как плавучесть. Поскольку скорость жидкости, связанная с естественной конвекцией, относительно мала, коэффициент теплопередачи

Дополнительная информация

L r = L м / L п. L r = L p / L м

L r = L m /L p. L r = L p /L m
ПРИМЕЧАНИЕ. В наборе лекций 19/20 я определил отношение длины как L r = L m / L p. Учебник Finnermore & Franzini определяет его как L r = L p / L m. Чтобы избежать путаницы, давайте сохраним определение из учебника,

Дополнительная информация

Вязкость жидкостей

The Viscosity of Fluids
Эксперимент №11. Вязкость жидкостей. Ссылки: 1.Твой учебник физики за первый год. 2. Табор Д., Газы, жидкости и твердые тела: и другие состояния вещества (Cambridge Press, 1991). 3. J.R. Van Wazer et al.,

Дополнительная информация

Глава 10. Открытый канал потока

Chapter 10. Open- Channel Flow
Обновлено: 3 сентября 2013 г. Создано доктором Исмаилом ХАЛТАГом Создано: 3 сентября 2013 г. Глава 10 Поток в открытом канале на основе основ механики жидкости, 6-е издание, Мансон, 2009 г. * * некоторые рисунки и таблицы

Дополнительная информация

Основы гидродинамики

Fluid Dynamics Basics
Основы гидродинамики Уравнение Бернулли Очень важным уравнением гидродинамики является уравнение Бернулли.Это уравнение имеет четыре переменных: скорость (), высота (), давление () и плотность

.

Дополнительная информация

Глава 28.

Chapter 28 Fluid Dynamics
Глава 28 Динамика жидкости 28.1 Идеальные жидкости … 1 28.2 Векторное поле скорости … 1 28.3 Уравнение непрерывности массы … 3 28.4 Принцип Бернулли … 4 28.5 Рабочие примеры: уравнение Бернулли … 7 Пример

Дополнительная информация

Как понять механику жидкости

How To Understand Fluid Mechanics
Модуль: Обзор основных принципов механики жидкостей для инженерии водных ресурсов Университет Роберта Питта, штат Алабама и Ширли Кларк, штат Пенсильвания, Гаррисбург, Огромное количество вещества, составляющее

Дополнительная информация

ЗАЛИВКА РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

POURING THE MOLTEN METAL
НАГРЕВ И РАЗЛИВКА Для выполнения операции литья металл необходимо нагреть до температуры, несколько превышающей его точку плавления, а затем вылить в полость формы для застывания.В этом разделе мы рассматриваем

Дополнительная информация

Основные принципы микрофлюидики

Basic Principles in Microfluidics
Основные принципы микрофлюидики 1 Второй закон Ньютона для жидкостей 2-й закон Ньютона (F = ma): Скорость изменения количества движения системы во времени равна чистой силе, действующей на систему! F = dp dt Сумма сил

Дополнительная информация

ГЛАВА 4 ПОТОК В КАНАЛАХ

CHAPTER 4 FLOW IN CHANNELS
ГЛАВА 4 ПОТОК В КАНАЛАХ ВВЕДЕНИЕ 1 Потоки в каналах или каналах представляют интерес для науки, техники и повседневной жизни.Потоки в закрытых трубопроводах или каналах, таких как трубы или воздуховоды, полностью составляют

Дополнительная информация

Подшипники скольжения / подшипники скольжения

Journal bearings/sliding bearings
Подшипники скольжения / подшипники скольжения Условия эксплуатации: Преимущества: — гашение вибрации, гашение ударов, гашение шума — нечувствительность к вибрациям, низкий уровень рабочего шума — пыленепроницаемость (при смазке

)

Дополнительная информация

.

Руководство по гидравлическому проектированию: потери энергии в трубопроводных системах

Якорь: # i1017381

Раздел 8: Потери энергии в трубопроводных системах

Расчет энергетической шкалы (EGL) начинается с
водосток и обрабатываются выше по течению с учетом каждого стыка.
Многие системы ливневой канализации предназначены для работы в субкритических
течь. При докритическом потоке потери в трубе и смотровом отверстии суммируются.
для определения восходящего EGL.В сверхкритическом потоке, труба и доступ
убытки не переносятся вверх по течению.

Якорь: # i1017386

Атрибуция незначительных потерь энергии

Мелкие потери в ливневой канализации обычно незначительны
при индивидуальном рассмотрении. Однако в большой системе комбинированный
эффекты могут быть значительными. Потенциал гидравлических потерь при шторме
особенности дренажной системы, такие как стыки, изгибы, люки и слияния,
можно свести к минимуму за счет тщательного проектирования.Например, сильные изгибы могут
заменяться плавными поворотами там, где полосы отвода достаточно и
увеличенные затраты управляемы. Хорошо спроектированные люки и входные отверстия
без резких или внезапных переходов или препятствий потоку причин
без значительных потерь.

Якорь: #SEFHLJKH

Уравнение потерь на стыке

Соединение труб — это соединение боковой трубы с большим
магистральная труба без использования смотрового отверстия.Уравнение малых потерь
для стыка труб имеет форму уравнения количества движения. В уравнении
10-36 нижние индексы «i», «o» и «1» обозначают вход, выход,
и боковые соответственно.

Якорь: #KPALFGDC

Уравнение 10-36.

где:

Приведенное выше уравнение применимо, только если v o >
v i и предполагает, что Q o =
К и + К 1 .

Якорь: # i1017467

Exit Loss Equation

Потери на выходе, h o , являются функцией
изменение скорости на выходе из трубы, как показано в уравнении
10-37.

Якорь: #OWVDGPOI

Уравнение 10-37.

где:

Приведенное выше предполагает, что скорость канала ниже, чем
скорость на выходе.Обратите внимание, что для частичного потока, когда труба
впадины в канал с водой, движущейся в том же направлении,
убыток на выходе может быть снижен практически до нуля.

Якорь: # i1017510

Уравнения потерь энергии для впускных и эксплуатационных отверстий

HEC-22,
В главе 7 представлен новый метод расчета потерь энергии для входных отверстий.
и отверстия для доступа.

В качестве отправной точки энергетический напор отводящей трубы (E i )
разница между линией энергетической ценности в отводящей трубе
(EGL i ) и отводящий трубопровод, как
показано на рисунке 10-20.

Якорь: #DONVBNCA

Уравнение 10-38.

где:

Якорь: #QOXPWEQPgrtop

Рисунок 10-23. Определения уровней энергии отверстия доступа

Уровень энергии отверстия для начального доступа

Первоначальная оценка уровня энергии (E ai )
принимается как максимальное из трех значений, E aio ,
E ais и E aiu :

Якорь: #PLHJACSQ

Уравнение 10-39.

где:

    Якорь: #EXCXYYYI

  • E aio =
    Расчетный уровень энергии отверстия доступа для управления розеткой (полный и
    частичный поток)
  • Якорь: #KNUMEJJD

  • E ais = Оценка
    уровень энергии в отверстии для контроля входа (погруженный)
  • Якорь: #XKAYSFMP

  • E aiu = Оценка
    уровень энергии в отверстии для контроля входа (без погружения)

E aio — Расчетная энергия
Уровень управления выходом

В состоянии управления выходом поток выходит из отверстия доступа
ограничивается системой ливневой канализации ниже по течению.Отводящая труба
будет в докритическом потоке и может течь полностью или частично
полный.

Полностью или частично протекает сливная труба
влияет на значение E aio . Это можно определить
путем изменения описания и перестановки энергетического напора отводящей трубы, E i .
E i можно описать как сумму потенциалов
напор, напор и напор, как показано в уравнении 10-40.

Якорь: #RHCJEPJQ

Уравнение 10-40.

где:

    Якорь: #VKJPRXLS

  • = Глубина сливной трубы (потенциальный напор) (футы или
    м)
  • Якорь: #VYWBETIC

  • = Отток
    напор трубы (фут.или м)
  • Якорь: #SSQCNATS

  • = Отток
    скоростной напор трубы (футы или м).
  • Преобразование уравнения 40 для изоляции потенциального напора и
    напор дает Уравнение 41:

Якорь: #PJOGIHDO

Уравнение 10-41.

Если меньше диаметра
выпускной трубы, тогда труба находится в частичном потоке и расчетный
начальный уровень энергии структуры (E aio ) равен
равно нулю (E aio = 0).

Если больше диаметра
выпускной трубы, тогда труба будет в полном потоке, и расчетный
начальный уровень энергии структуры (E aio ) равен
рассчитывается по уравнению 10-42:

Якорь: #MOYUCENQ

Уравнение 10-42.

где:

Якорь: #RKLUSDMN

Уравнение 10-43.

где:

    Якорь: #NQJPGLML

  • V 2 / 2g
    = Скоростной напор на выходе из трубы (футы или м)

    E ais
    Расчетный уровень энергии для входного контроля: под водой

    уровень энергии управления погруженным впуском (E ais )
    проверяет состояние отверстия и оценивается с помощью уравнения 10-44:

Якорь: #JBNUYHHJ

Уравнение 10-44.

где:

    Якорь: #BBOIQPNM

  • DI — это
    Параметр интенсивности разряда, рассчитанный по уравнению 10-45:

Якорь: #FKSWCBSX

Уравнение 10-45.

где:

    Якорь: #QBADHLTD

  • DI = Выгрузка
    Параметр интенсивности
  • Якорь: #EHRBDRUT

  • Q = расход в сливной трубе (CFS или м 3 / с)
  • Якорь: #WHTFPIMJ

  • A = Площадь выпускной трубы (футы 2 или
    м 2 )
  • Анкер: #HNKVVEWO

  • D o = Диаметр
    отводящая труба (фут.или м)

    E aiu
    Расчетный уровень энергии для входного контроля: без погружения

    уровень энергии управления непогруженным воздухозаборником (E aiu )
    проверяет состояние водослива и оценивается с помощью уравнения 10-46:

Якорь: #XEOQMGHU

Уравнение 10-46.

Регулировки скамьи, угловой приток,
и погружающийся приток

Пересмотренный уровень энергии отверстия доступа (E a )
определяется сложением трех коэффициентов потерь для: (1) конфигураций уступов;
2) потоки, входящие в конструкцию под углом; и (3) погружающиеся потоки.Потоки
попадание в конструкцию через входное отверстие можно рассматривать как погружение потоков.

Якорь: #OQWIKDFQ

Уравнение 10-47.

где:

    Якорь: #JLMERRUG

  • E a = the
    пересмотренный уровень энергии отверстия доступа
  • Якорь: #NCEQIKTG

  • E ai = начальный
    оценка уровня энергии отверстия доступа, рассчитанная по формуле
    10–39
  • Якорь: #NRBXOUDH

  • H a = дополнительный
    потери энергии из-за прогиба, наклонного и врезного притока,
    рассчитывается с использованием уравнения 10-48.

Если E , значение будет меньше, чем
напор отводящей трубы (E i ), затем E a должен
установить равным E i .

Якорь: #TQWRHNKW

Уравнение 10-48.

где:

Обратите внимание, что значение H a всегда должно
будь позитивным.В противном случае H a следует установить на
нуль.

Дополнительная потеря энергии: скамейка

Верстак служит для направления потока через отверстие доступа, которое
снижает потери энергии. На Рис. 10-21 показан типичный стенд.
конфигурации. Стандартные листы кафедры не показывают скамейки
практики, отличные от методов (а) и (б).

Якорь: #SCOLKWJTgrtop

Рисунок 10-24. Методы уступа отверстий доступа

Коэффициент потерь энергии при скамье, (C B ),
получается из Таблицы 10-4. Отрицательное значение указывает на глубину воды.
будет уменьшаться, а не увеличиваться.

Якорь: # i1140860 Таблица 10-4. Значения коэффициента,
С В

Квартира (уровень)

-0.05

Депрессия

0,0

Неизвестно

-0.05

Дополнительная потеря энергии: угловой приток

Углы всех впускных труб в люк совмещены.
в единый взвешенный угол (θ w ) с использованием уравнения
10-49:

Якорь: #LNEVNIHF

Уравнение 10-49.

где:

На рисунке 10-22 показана ориентация притока трубы.
измерение угла. Указан угол для каждой впускной трубы.
к выпускной трубе, чтобы угол не превышал 180 градусов.
Угол прямой трубы составляет 180 градусов. Если все потоки падают,
θ w установлен на 180 градусов; угловой приток
коэффициент приближается к нулю, когда θ w приближается
180 градусов, и относительный приток приближается к нулю.Угловой
коэффициент притока (C θ ) рассчитывается по формуле
Уравнение 10-50:

Якорь: #XTQAERRO

Уравнение 10-50.

где:

Q o = Расход в отводящей трубе, cfs

Якорь: #UQLRDDJXgrtop

Рисунок 10-25.Определение притока под углом к ​​отверстию доступа.

Дополнительная потеря энергии: втекающий поток

Погружающийся приток определяется как приток от впускного отверстия или трубы.
где отводная линия трубопровода находится выше расчетной воды для доступа к скважине
глубина (приблизительно E ai ).

Относительная высота погружения (h k ) для
каждая впускная труба рассчитывается по уравнению 10-51:

Якорь: #GDTQIRKC

Уравнение 10-51.

где:

    Якорь: #FHGRKQMV

  • Z k =
    разница между высотой выкидной линии входного трубопровода и
    отметка выходного отверстия выкидного трубопровода. Если Z k > 10D или , это
    должен быть установлен на 10D o .

Рассчитывается относительная высота погружения для каждой впускной трубы.
отдельно, а затем объединены в единый коэффициент потока погружения
(C P ):

Якорь: #CUONVWPR

Уравнение 10-52.

По мере того, как доля погружаемых потоков приближается к нулю, C P также
приближается к нулю.

Отверстие доступа Energy Gradeline

Знание уровня энергии отверстия доступа (E a )
и предполагая, что выкидной трубопровод отверстия доступа (Z a )
находится на той же высоте, что и выкидной трубопровод (Z и )
позволяет определить границу энергетической ценности отверстия доступа (EGL a ):

Якорь: #LHFDVFPF

Уравнение 10-53.

Как описано ранее, потенциально очень турбулентный характер
потока в смотровом отверстии определяет глубину воды
проблематично. Исследования показали, что определение скоростного напора в
отверстие доступа очень затруднено даже в контролируемой лаборатории
условия. Однако разумным предположением является использование EGL a в качестве
высота для сравнения, чтобы проверить потенциальную перезарядку
система.

Потери на выходе из трубы притока

Последний шаг — вычислить шкалу энергетической ценности для каждого
подводящая труба, погружная или непогружная.

Неплупая приточная труба

Непогружные приточные трубы — это трубы с гидравлическим
подключение к воде в люке доступа.Приточные трубы работают
при этом условии идентифицируются, когда исправленное отверстие доступа
класс энергоэффективности (E a ) выше, чем
Высота выкидного трубопровода приточного трубопровода (Z o ). В этом
корпус, напор подающей трубы (EGL o )
равно:

Якорь: #AUPCXLEO

Уравнение 10-54.

где:

H o = 0,4 (V 2 / 2g)
= Потери на выходе из впускной трубы

Выходные потери рассчитываются традиционным способом с использованием
напор в впускной трубе из-за состояния сверхкритического потока
не является проблемой для подающей трубы.

Погружная подающая труба

Для погружения подводящих труб, подводящего трубопровода энергетического класса
(EGL o ) логически не зависит от доступа
глубина воды в скважине и потери. Определение уровня энергии для
выход трубы уже был описан в
Глава
6.

Продолжение вычислений Upstream

Для непроточных или погружных потоков результирующий
линия энергетического уровня используется для продолжения вычислений до
следующее отверстие доступа. Порядок оценки входных потерь, дополнительных
потери, а потери на выходе повторяются в каждом отверстии доступа.

Якорь: #GTNKSTJC

Процедура определения уровня энергии

    Якорь: #JTEQAVDI

  1. Определите EGL i и
    HGL i после отверстия для доступа. EGL
    и HGL, скорее всего, придется соблюдать на всем протяжении
    водопад.Если система подключается к существующей ливневой канализации,
    EGL и HGL будут соответствовать существующей ливневой канализации.
  2. Якорь: #FSGYEWKT

  3. Проверить условия потока на выходе
    труба.

      Якорь: #EIVEVDJQ

    1. Если HGL i
      больше или равно потолку сливной трубы, труба
      в полный сток.
    2. Якорь: #VNQIKUEL

    3. Если HGL i меньше
      чем нижняя часть сливной трубы, но больше критической глубины,
      труба не в полном потоке, но условия ниже по потоку все еще контролируются.
    4. Якорь: #KIHMGDEW

    5. Если HGL i меньше
      чем нижняя часть сливной трубы, но глубина больше критической
      и меньше или равна нормальной глубине, труба находится в докритическом
      частичный поток.EGL i становится отметкой выкидного трубопровода
      плюс нормальная глубина плюс скоростной напор.
    6. Якорь: #MNTIPUQI

    7. Если HGL i меньше
      чем критическая глубина, труба находится в сверхкритических условиях частичного потока.
      Потери в сверхкритическом участке трубы выше по потоку не переносятся.
  4. Якорь: #JHRJDKIS

  5. Estimate E i (отток
    энергетический напор трубы) путем вычитания Z и (труба
    высота выкидной линии) из EGL i с использованием уравнения
    10-38.Рассчитайте γ + P / γ , используя
    Уравнение 10-41. Вычислите DI, используя уравнение 10-45.
  6. Якорь: #SSQBPTMY

  7. Рассчитайте E ai как
    максимум E aio , E ais ,
    и E aiu , как показано ниже:

      Якорь: #MWBURRRM

    1. Если ( γ + P / γ )> D,
      тогда труба идет полным потоком и E aio =
      E i + H i (Уравнение
      10-42).Если ( γ + P / γ ) aio =
      0.
    2. Якорь: #FNVKODJL

    3. E ais = D o (DI) 2 (Уравнение
      10-44)
    4. Якорь: #TPHTUSRM

    5. E aiu = 1.6 D o (DI) 0,67 (Уравнение
      10-46)

    Если E ai < E i , потеря напора через отверстие доступа
    будет равно нулю, а E ai = E i .
    Перейти к шагу 10.

  8. Якорь: #OCHTFNLN

  9. Определите коэффициент вытяжки (C B )
    используя Таблицу 10-4.Стандартные листы кафедры не показывают скамейки
    практики, кроме депрессивного (а) или плоского (б). Ценности
    одинаково вне зависимости от того, погружен ли скамейка в воду или нет.
  10. Якорь: #SODUMGVJ

  11. Определите коэффициент потерь энергии
    для углового потока (C θ ) путем определения θ W для
    каждую трубу в отверстие доступа.

      Якорь: #XSYLEKCI

    1. Is E i <приток трубопровод выкидной? Если это так, то поток идет вниз и θ W для
      эта труба — 180 градусов.
    2. Анкер: #PMCCRPRA

    3. Если угол трубы прямой, то θ W для
      эта труба — 180 градусов.
    4. Якорь: #AIBEKFGU

    5. В противном случае θ W будет
      угол впускной трубы относительно выпускной трубы.Максимальный угол
      составляет 180 градусов (прямой).

    Используйте уравнение 10-49
    и уравнение 10-50 для вычисления θ , W и C , θ .

  12. Якорь: #MXWCELLE

  13. Определение коэффициента потока при погружении
    (C P ) для каждой трубы в отверстие доступа
    используя уравнение 10-52.Относительная высота погружения (h k )
    рассчитывается с использованием уравнения 10-51. Z k есть
    разница между высотой выкидной линии смотрового отверстия и
    высота подающего трубопровода выкидного трубопровода. Если Z k > 10D o ,
    Z k следует установить на 10D o .
  14. Якорь: #FDSVKDSA

  15. Если первоначальная оценка доступа
    уровень энергии отверстия больше, чем энергетический напор в отводящей трубе (E ai >
    E i ), затем E a = E i .Если E ai i ,
    тогда H a = (E ai — E i ) (C B +
    C θ + C P ). Если H a < 0, установите H a = 0.
  16. Якорь: #FVUCAGPJ

  17. Рассчитать пересмотренную энергию отверстия доступа
    уровень (E a ) с помощью уравнения 10-47.Если E a < E i , установите E a = E i .
  18. Якорь: #PLJXOPVM

  19. Compute EGL a by
    добавление E a к отметке выкидного трубопровода.
    Предположим, что HGL a в структуре отверстия доступа.
    равно EGL a .
  20. Якорь: #MCGMOHXG

  21. Сравните EGL a с
    критическая отметка (поверхность земли, верх решетки, отметка желоба,
    или другие ограничения).Если EGL a превышает критическое
    возвышения необходимо внести изменения в конструкцию.

.