Презентация - Калинин А.В., Лушкин И.А. Гидравлика
Подождите немного. Документ загружается.
Турбулентное
Турбулентное
движение
движение
в
в
гидравлически
гидравлически
гладких
гладких
и
и
шероховатых
шероховатых
трубах
трубах
I
II
III
λ
Re
э
k
d
График
График
Мурина
Мурина
Линия
Линия
I
I
соответствует
соответствует
области
области
гидравлически
гидравлически
гладких
гладких
труб
труб
0,25
0,3164
Re
λ=
Эту
Эту
зависимость
зависимость
можно
можно
использовать
использовать
в
в
диапазоне
диапазоне
чисел
чисел
э
k
d
20Re ≤
Для
Для
ламинарного
ламинарного
течения
течения
гидравлический
гидравлический
коэффициент
коэффициент
трения
трения
64
Re
λ=
Турбулентное
Турбулентное
движение
движение
в
в
гидравлически
гидравлически
гладких
гладких
и
и
шероховатых
шероховатых
трубах
трубах
Область
Область
II
II
на
на
графике
графике
является
является
переходной
переходной
областью
областью
от
от
гидравлически
гидравлически
гладких
гладких
к
к
шероховатым
шероховатым
трубам
трубам
.
.
0,25
э
68
0,11
Re
k
d
⎛⎞
λ= ⋅ +
⎜⎟
⎝⎠
Эту
Эту
формулу
формулу
можно
можно
использовать
использовать
в
в
диапазоне
диапазоне
чисел
чисел
ээ
20 Re 500
dd
kk
<<
Область
Область
III
III
является
является
областью
областью
гидравлически
гидравлически
шероховатых
шероховатых
труб
труб
.
.
0,25
э
0,11
k
d
⎛⎞
λ= ⋅
⎜⎟
⎝⎠
можно
можно
использовать
использовать
при
при
э
Re 500
d
k
>
Турбулентное
Турбулентное
движение
движение
в
в
гидравлически
гидравлически
гладких
гладких
и
и
шероховатых
шероховатых
трубах
трубах
Δ
Δ
δ
δ
В
В
качестве
качестве
интегральной
интегральной
характеристики
характеристики
состояние
состояние
внутренней
внутренней
поверхности
поверхности
трубы
трубы
используется
используется
эквивалентная
эквивалентная
шероховатость
шероховатость
э
k
Материал и состояние трубы
э
k
, мм
Из цветных металлов и стекла
≈
0,001
Стальные бесшовные:
– новые
– бывшие в эксплуатации
≈
0,014
≈
0,2
Стальные сварные:
– новые
– бывшие в эксплуатации
≈
0,05
≈
0,5
Движение
Движение
жидкости
жидкости
в
в
трубах
трубах
некруглого
некруглого
сечения
сечения
Для
Для
транспорта
транспорта
капельных
капельных
жидкостей
жидкостей
и
и
газов
газов
иногда
иногда
используют
используют
трубопроводы
трубопроводы
некруглого
некруглого
сечения
сечения
:
:
овальной
овальной
,
,
прямоугольной
прямоугольной
формы
формы
.
.
В
В
таких
таких
трубах
трубах
возникают
возникают
так
так
называемые
называемые
вторичные
вторичные
течения
течения
,
,
которые
которые
можно
можно
наблюдать
наблюдать
при
при
подкрашивании
подкрашивании
потока
потока
.
.
При
При
турбулентном
турбулентном
движении
движении
жидкости
жидкости
коэффициенты
коэффициенты
гидравлического
гидравлического
трения
трения
соответствуют
соответствуют
коэффициентам
коэффициентам
для
для
круглых
круглых
труб
труб
,
,
а
а
увеличение
увеличение
сопротивления
сопротивления
учитывается
учитывается
тем
тем
,
,
что
что
труба
труба
некруглого
некруглого
сечения
сечения
приводится
приводится
к
к
трубе
трубе
круглой
круглой
соответствующего
соответствующего
диаметра
диаметра
.
.
Для
Для
этого
этого
применяется
применяется
эквивалентный
эквивалентный
диаметр
диаметр
эг
4dR
=
где
где
–
–
гидравлический
гидравлический
радиус
радиус
г
R
г
S
R
=
χ
где
где
S
S
–
–
площадь
площадь
сечения
сечения
трубопровода
трубопровода
;
;
χ
χ
–
–
смоченный
смоченный
периметр
периметр
.
.
Местные
Местные
гидравлические
гидравлические
сопротивления
сопротивления
Местные
Местные
сопротивления
сопротивления
вызываются
вызываются
фасонными
фасонными
частями
частями
,
,
арматурой
арматурой
,
,
другим
другим
оборудованием
оборудованием
трубопроводных
трубопроводных
сетей
сетей
,
,
которые
которые
изменяют
изменяют
величину
величину
или
или
направление
направление
скорости
скорости
движения
движения
жидкости
жидкости
на
на
отдельных
отдельных
участках
участках
,
,
что
что
всегда
всегда
связано
связано
с
с
появлением
появлением
дополнительных
дополнительных
потерь
потерь
напора
напора
.
.
Потери
Потери
напора
напора
на
на
местных
местных
сопротивлениях
сопротивлениях
определяются
определяются
по
по
формуле
формуле
Вейсбаха
Вейсбаха
2
1
мм
,
2
h
g
υ
=ξ
где
где
–
–
коэффициент
коэффициент
местного
местного
сопротивления
сопротивления
,
,
который
который
зависит
зависит
от
от
вида
вида
сопротивления
сопротивления
и
и
определяется
определяется
опытным
опытным
путем
путем
.
.
м
ξ
Основные
Основные
виды
виды
местных
местных
потерь
потерь
напора
напора
можно
можно
условно
условно
разделить
разделить
на
на
следующие
следующие
группы
группы
:
:
потери
потери
,
,
связанные
связанные
с
с
изменением
изменением
живого
живого
сечения
сечения
потока
потока
(
(
резкое
резкое
или
или
постепенное
постепенное
расширение
расширение
и
и
сужение
сужение
потока
потока
);
);
потери
потери
,
,
вызванные
вызванные
изменением
изменением
направления
направления
потока
потока
,
,
его
его
поворотом
поворотом
(
(
поворот
поворот
трубы
трубы
);
);
потери
потери
,
,
связанные
связанные
с
с
протеканием
протеканием
жидкости
жидкости
через
через
арматуру
арматуру
различного
различного
типа
типа
(
(
вентили
вентили
,
,
краны
краны
,
,
клапаны
клапаны
,
,
сетки
сетки
);
);
потери
потери
,
,
возникшие
возникшие
вследствие
вследствие
отделения
отделения
одной
одной
части
части
потока
потока
от
от
другой
другой
или
или
слияния
слияния
двух
двух
потоков
потоков
(
(
тройники
тройники
,
,
крестовины
крестовины
и
и
т
т
.
.
д
д
.).
.).
Местные
Местные
гидравлические
гидравлические
сопротивления
сопротивления
Резкое
Резкое
расширение
расширение
трубопровода
трубопровода
.
.
1
1
2
2
d
1
d
2
Если
Если
принять
принять
ряд
ряд
допущений
допущений
,
,
то
то
теоретически
теоретически
можно
можно
доказать
доказать
,
,
что
что
потери
потери
напора
напора
при
при
резком
резком
расширении
расширении
2
12
рр
()
2
h
g
υ−υ
=
–
–
формула
формула
Борда
Борда
Эту
Эту
формулу
формулу
можно
можно
привести
привести
к
к
другому
другому
виду
виду
:
:
22
22
21 11
рр
12
11
22
S
h
g
Sg
⎛⎞ ⎛⎞
υ
υυ
=− =−
⎜⎟ ⎜⎟
υ
⎝⎠ ⎝⎠
Если
Если
принять
принять
2
1
рр
2
1
S
S
⎛⎞
ξ= −
⎜⎟
⎝⎠
коэффициент
коэффициент
местного
местного
сопротивления
сопротивления
при
при
резком
резком
расширении
расширении
,
,
то
то
формула
формула
Борда
Борда
принимает
принимает
следующий
следующий
вид
вид
:
:
2
1
рр рр
2
h
g
υ
=ξ
Местные
Местные
гидравлические
гидравлические
сопротивления
сопротивления
Постепенное
Постепенное
расширение
расширение
υ
1
υ
2
d
1
d
2
α
Потерю
Потерю
напора
напора
в
в
диффузоре
диффузоре
можно
можно
условно
условно
рассматривать
рассматривать
как
как
сумму
сумму
потерь
потерь
на
на
трение
трение
и
и
расширение
расширение
.
.
При
При
небольших
небольших
углах
углах
α
α
возрастают
возрастают
потери
потери
по
по
длине
длине
,
,
а
а
сопротивление
сопротивление
на
на
расширение
расширение
становится
становится
минимальным
минимальным
.
.
При
При
больших
больших
углах
углах
α
α
наоборот
наоборот
возрастает
возрастает
сопротивление
сопротивление
на
на
расширение
расширение
.
.
Коэффициент
Коэффициент
сопротивления
сопротивления
диффузора
диффузора
можно
можно
определить
определить
по
по
следующей
следующей
формуле
формуле
2
диф
2
11
11
8sin
2
k
nn
λ
⎛⎞⎛⎞
ξ= − + −
⎜⎟⎜⎟
α
⎛⎞
⎝⎠⎝⎠
⎜⎟
⎝⎠
где
где
k
k
–
–
коэффициент
коэффициент
смягчения
смягчения
,
,
который
который
зависит
зависит
от
от
угла
угла
α
α
,
,
и
и
его
его
значения
значения
приводятся
приводятся
в
в
справочниках
справочниках
2
1
диф диф
2
h
g
υ
=ξ
Местные
Местные
гидравлические
гидравлические
сопротивления
сопротивления
Внезапное
Внезапное
сужение
сужение
υ
1
υ
2
d
1
d
2
При
При
внезапном
внезапном
сужении
сужении
потока
потока
также
также
образуются
образуются
водоворотные
водоворотные
зоны
зоны
в
в
результате
результате
отрыва
отрыва
от
от
стенок
стенок
основного
основного
потока
потока
,
,
но
но
они
они
значительно
значительно
меньше
меньше
,
,
чем
чем
при
при
резком
резком
расширении
расширении
трубы
трубы
,
,
поэтому
поэтому
и
и
потери
потери
напора
напора
значительно
значительно
меньше
меньше
.
.
Коэффициент
Коэффициент
местного
местного
сопротивления
сопротивления
на
на
внезапное
внезапное
сужение
сужение
потока
потока
можно
можно
определить
определить
по
по
формуле
формуле
рс
0,5(1 )nξ= −
2
1
S
n
S
=
Постепенное
Постепенное
сужение
сужение
(
(
конфузор
конфузор
)
)
Величина
Величина
сопротивления
сопротивления
конфузора
конфузора
будет
будет
зависеть
зависеть
от
от
угла
угла
конусности
конусности
конфузора
конфузора
θ
θ
.
.
Коэффициент
Коэффициент
сопротивления
сопротивления
можно
можно
определить
определить
по
по
формуле
формуле
конф конф
(1 )knξ= −
конф
()k
f
=
θ
приводится
приводится
в
в
справочниках
справочниках
.
.
Местные
Местные
гидравлические
гидравлические
сопротивления
сопротивления
Поворот
Поворот
трубы
трубы
(
(
колено
колено
)
)
R
θ
Величина
Величина
коэффициента
коэффициента
местного
местного
сопротивления
сопротивления
зависит
зависит
от
от
угла
угла
поворота
поворота
θ
θ
,
,
радиуса
радиуса
поворота
поворота
R
R
,
,
формы
формы
поперечного
поперечного
сечения
сечения
и
и
приводится
приводится
в
в
справочниках
справочниках
.
.
Для
Для
круглого
круглого
сечения
сечения
трубы
трубы
при
при
θ
θ
= 90
= 90
º
º
.
.
коэффициент
коэффициент
сопротивления
сопротивления
можно
можно
определить
определить
по
по
формуле
формуле
кол
0, 05 0, 2
d
R
ξ= +
Другие
Другие
виды
виды
местных
местных
сопротивлений
сопротивлений
Для
Для
ориентировочных
ориентировочных
расчетов
расчетов
можно
можно
пользоваться
пользоваться
следующими
следующими
коэффициентами
коэффициентами
местного
местного
сопротивления
сопротивления
:
:
•
•
задвижка
задвижка
при
при
полном
полном
открытии
открытии
–
–
0,15;
0,15;
•
•
вход
вход
в
в
трубу
трубу
при
при
острых
острых
кромках
кромках
–
–
0,5;
0,5;
•
•
вентиль
вентиль
с
с
косым
косым
затвором
затвором
при
при
полном
полном
открытии
открытии
(
(
рис
рис
. 4.18)
. 4.18)
–
–
3;
3;
•
•
симметричный
симметричный
тройник
тройник
–
–
1,5.
1,5.
Зависимость
Зависимость
коэффициентов
коэффициентов
местных
местных
сопротивлений
сопротивлений
от
от
числа
числа
Рейнольдса
Рейнольдса
.
.
Эквивалентная
Эквивалентная
длина
длина
ξ
Re
В
В
общем
общем
виде
виде
для
для
коэффициента
коэффициента
ξ
ξ
можно
можно
записать
записать
кв
Re
А
ξ
=+ξ
где
где
–
–
коэффициент
коэффициент
сопротивления
сопротивления
при
при
больших
больших
числах
числах
Re
Re
,
,
когда
когда
ξ
ξ
=
=
const
const
.
.
кв
ξ
Эквивалентная
Эквивалентная
длина
длина
–
–
такая
такая
длина
длина
прямого
прямого
участка
участка
трубопровода
трубопровода
данного
данного
диаметра
диаметра
,
,
на
на
которой
которой
потери
потери
на
на
трение
трение
по
по
длине
длине
эквивалентны
эквивалентны
потери
потери
напора
напора
,
,
вызываемой
вызываемой
данным
данным
местным
местным
сопротивлением
сопротивлением
,
,
т
т
.
.
е
е
.
.
В
В
случае
случае
линейного
линейного
закона
закона
сопротивления
сопротивления
(
(
наклонная
наклонная
прямая
прямая
на
на
графике
графике
)
)
потери
потери
напора
напора
можно
можно
определить
определить
по
по
эквивалентной
эквивалентной
длине
длине
.
.
дл м
hh
=
2
l
ср
э
м
2
h
dg
υ
=
λ⋅ ⋅