Принцип накладення втрат напору. Коефіцієнт опору системи

Для визначення сумарних втрат напору в трубопроводі застосовується так званий принцип накладення втрат. Згідно з цим принципом сумарна втрата напору в трубопроводі дорівнює сумі окремих втрат.

Наприклад, якщо є трубопровід з постійним діаметром d = const, то швидкість в різних перетинах буде постійною (о = const) і сумарна втрата напору буде

де - коефіцієнт опору системи.

Якщо трубопровід має ділянки з різним діаметром (рис. 6.27), то сумарна втрата напору визначається за формулою

Так як, то

Схема до застосування принципу накладення втрат напору

Puc. 6.27. Схема до застосування принципу накладення втрат напору

Однак, незважаючи на гадану очевидність, принцип накладення втрат не завжди справедливий, і його не можна механічно використовувати у всіх випадках розрахунку. Справа в тому, що місцеві опори, встановлені в трубопроводі, взаємно впливають один на одного. Так, якщо два вентиля встановлені на невеликій відстані один від одного, то їх спротив не буде дорівнює сумі опорів для кожного вентиля окремо. У цьому випадку послідовно з'єднані опору треба розглядати як особливий тип місцевого опору.

Для того щоб був справедливий принцип накладення втрат, місцеві опори повинні відстояти один від одного на відстані, більшій відстані стабілізації потоку, рівному (20 ÷ 50) d (рис. 6.28).

Межі застосування принципу накладення втрат напору

Рис. 6.28. Межі застосування принципу накладення втрат напору

Застосовність цього принципу особливо потрібно мати на увазі при проектуванні насосних станцій, де трубопроводи насичені безліччю місцевих опорів.

Основні розрахункові формули для визначення втрат напору

Лінійні втрати напору в напірних трубопроводах круглого перетину визначаються за формулою Дарсі - Вейсбаха

де - середня по перетину швидкість.

Ця формула називається перша водопровідної формулою. З неї випливає співвідношення

або

(6.35)

Так як;, де R - гідравлічний радіус; - п'єзометричний (гідравлічний) ухил, то формула (6.35) приймає вигляд

(6.36)

де - коефіцієнт С. Шезі.

Формула (6.36) називається формулою Шезі. Вона використовується для визначення швидкості течії при рівномірному русі рідини в трубах, каналах і природних руслах. Коефіцієнт С може бути обчислений, якщо відомо λ, або його визначають за емпіричними формулами, наприклад за емпіричною формулою Н. Н. Павловського

де п - коефіцієнт шорсткості (дається в таблицях); - змінний показник ступеня, рівний

З формули Шезі знайдемо або

Звідси

За цією формулою знаходяться лінійні втрати напору, головним чином при розрахунку некруглих труб.

Місцеві втрати напору розподіляються за загальною формулою

З метою спрощення гідравлічних розрахунків формулу Шезі представляють в дещо іншому вигляді. Враховуючи що

отримуємо

Позначивши

знаходимо

, Або

Звідси

Остання формула називається друга водопровідної формулою.

Величина До називається модулем витрати або видаткової характеристикою. При, тобто До являє собою витрата рідини в трубопроводі при гідравлічному ухилі, рівному одиниці. Отже, До має розмірність витрати. З іншого боку, при з другої водопровідної формули отримуємо, тобто являє собою опір трубопроводу при витраті, що дорівнює одиниці. Тому величину називають питомим опором трубопроводу.

Особливо зручно введення величини До при розрахунку трубопроводів з турбулентним рухом в квадратичної зоні. В цьому випадку

Часто друга водопровідної формулою надають інший вигляд. Так як

то

Позначивши

отримаємо

Тоді з формули

отримаємо другу водопровідну формулу у вигляді

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >