Определение потерь напора

При движении жидкости в трубопроводе часть энергии потока
(гидродинамического напора расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений.
Последние бывают двух видов:
1) сопротивления по длине , пропорциональные длине потока;
2) местные сопротивления , возникновение которых связано с изменением направления или величины скорости в том или ином сечении потока.
К местным сопротивлениям относят внезапное расширение потока, внезапное сужение потока, вентиль, кран, диффузор и т. д.
Величина общих потерь энергии (напора) учитывается дополнительным членом
, в уравнении Бернулли для реальной жидкости.
Определение величины потерь энергии (напора) при движении жидкости является одной из основных задач гидродинамики.
При движении жидкости в прямой трубе потери энергии определяются формулой
Дарси — Вейсбаха

= ; (2-27)

где —потери напора по длине, м.
Эту же потерю напора можно выразить в единицах давления:

(2-28)

где —потери давления, Па; —потери напора, м;—коэффициент сопротивления трения по длине; l- длина трубы, м; d—диаметр трубы, м; v—средняя скорость движения жидкости в выходном сечении трубы, м/с: g- ускорение силы тяжести, м/с2; р—плотность жидкости (газа), кг/м3.

Коэффициент сопротивления трения по длине
В гидравлических расчетах потерь напора по формуле Дарси — Вейсбаха (2-
27) наиболее сложным является определение величины коэффициента сопротивления трения по длине.
Многочисленными опытами установлено, что в общем случае коэффициент сопротивления трения К зависит от числа Рейнольдса и относительной шероховатости стенок канала, т. е. .
Для частных случаев движения жидкости имеем следующие зависимости для определения коэффициента сопротивления трения .
При ламинарном движении коэффициент сопротивления трения не зависит от относительной шероховатости, а является функцией только числа Рейнольдса и определяется по формуле Пуазейля:

; (2-29)

При турбулентном движении в гидравлически гладких каналах (трубах) в диапазоне чисел Рейнольдса 15•103