Лекції з Гідравліки №7
Продовження лекції 6
З V = 0,5 Umax. Можна отримати формулу для втрати енергії:
h – втрати тертя при ламінарному русі.
При ламінарному режимі втрата напору по довжині прямопропорційна середній швидкості, в'язкості і залежить від характеру поверхонь стінок труби (формулювання Пуазейля).
Для всіх режимів руху втрату напору можна визначити за формулою:
де l – Довжина труби;
d – внутрішній діаметр;
V – середня швидкість;
λ – коефіцієнт Дарсі – коефіцієнт гідравлічного опору (показує фізичний зміст, тобто яка частина швидкісного напору втрачається за рахунок тертя при проходженні одиниці довжини l/d)
Щоб визначити коефіцієнт Дарсі прирівняємо формули Пуазейля і Дарсі.
32 Vlν/gd 2 = λ lV 2 / d2g
звідки =64ν/Vd =64/Re (Re = Vd/ν).
Турбулентний рух у прямій круглій трубі.
Зі збільшенням швидкості руху, ламінарний рух переходить у турбулентний і починається перехід з осі. Випадкові коливання окремих частинок рідини зі збільшенням швидкості збільшуються і частішають, що призводить до збільшення коливання (стійкому як за величиною, так і за напрямом) швидкостей частинок рідини.
Коливання швидкості окремої частки рідини відбувається і за величиною і за напрямом щодо деякої середньої величини
Якщо розглянути рух окремої частинки зі швидкістю U, то рух буде невстановленим. А якщо розглянути рух частинки з усередненою швидкістю, то рух можна вважати встановленим і застосовувати до турбулентного потоку всі отримані рівняння (Бернуллі, нерозривності).
Рідина у круглій трубі рухаєтьсявсередині ламінарного потоку
Відповідно до гіпотези Прандтля турбулентний потік у круглій трубі складається з турбулентного ядра і в'язкого ламінарного підшару.
Між турбулентним ядром та в'язким підшаром немає чіткої межі, є проміжна область.
Товщина в'язкого ламінарного підшару:δ = 30ν/V
Залежно від товщини в'язкого ламінарного підшару розрізняють три зони тертя, в яких тертя відбувається за різними законами.
1 зона - гідравлічних гладких труб;
2 зона – зона змішаного тертя;
3 зона - цілком шорсткого тертя (квадрат-я зона).
1 зона. Зона гідравлічних гладких труб.
∆ екв. спостерігається коли товщина в'язкого ламінарного підшару більше шорсткості. δ > ∆ в'яз.
Еквівалентною шорсткістюназивається така рівномірна шорсткість, яка дає однакову із заданою шорсткістю величину λ.
Зона гідравлічно гладких труб спостерігається: 2÷3 10 3 0,25.
2зона. Зона змішаного тертя.
Зі збільшенням швидкості руху товщина в'язкого ламінарного підшару зменшується і стає одного порядку з висотою виступів шорсткості.
Частина виступів залишається закритою в'язким ламінарним підшаром, частина виходить із нього і починає перешкоджати руху турбулентного ядра. Тому в цій зоні тертя відбувається як за рахунок в'язкості, так і шорсткості. Ця зона змішаного тертя.
10/
Місцевий опір- це вузли та деталітрубопроводу, в яких змінюється форма, розміри та напрямок руху рідини. До них відносяться вентилі, засувки, крани. Усі опори поділяються на прості та складні.
До простих відносяться:
- плавне розширення
- раптове звуження
- плавне звуження