- •Гидравлика
- •Основные обозначения и единицы измерения
- •1. Силы, действующие на жидкость
- •2. Физические свойства жидкостей
- •2.1. Плотность
- •2.2. Вязкость
- •2.3. Поверхностное натяжение
- •3. Гидростатика
- •2.4. Сжимаемость
- •2.5. Температурное расширение
- •3.1. Дифференциальные уравнения Эйлера. Основное уравнение гидростатики в дифференциальной форме
- •3.2. Основное уравнение гидростатики в интегральной форме
- •3.3. Практическое применение основного уравнения гидростатики
- •1) Принцип сообщающихся сосудов и его использование.
- •2) Пневматическое измерение уровня жидкости в резервуаре.
- •3) Гидростатические машины.
- •3.4. Сила давления на плоскую стенку
- •3.4.1. Давление жидкости на плоскую поверхность
- •3.4.2. Гидростатический парадокс
- •4. Гидродинамика
- •4.1. Основные понятия гидродинамики
- •4.2. Основные характеристики движения жидкостей
- •4.2.1. Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр
- •4.2.2. Скорость и расход жидкости
- •4.3. Виды движения жидкости
- •4.4. Уравнение неразрывности (сплошности потока)
- •4.4.1. Уравнение неразрывности (сплошности потока) для жидкости
- •4.4.2. Уравнение неразрывности (сплошности потока) для газов
- •4.5. Режимы движения жидкости
- •4.6. Уравнение д. Бернулли
- •4.6.1. Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости
- •4.6.2. Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости
- •4.6.3. Уравнение Бернулли для реальной жидкости
- •4.6.4. Практическое применение уравнения Бернулли (измерение расхода жидкости с помощью дроссельных расходомеров)
- •4.7. Виды гидравлических сопротивлений и потери напора
- •4.7.1. Потери напора по длине потока
- •4.7.2. Потери напора на местные сопротивления
- •4.7.3. Принцип сложения потерь напора
- •4.8. Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •4.8.1. Истечение жидкости через отверстие (или насадок) при постоянном уровне
- •4.8.2. Истечение через отверстие и насадок при переменном уровне
- •5. Лабораторный практикум по гидравлике
- •5.1. Лабораторная работа № 1. Опытное изучение движения жидкостей
- •5.2. Лабораторная работа № 2. Дроссельные расходомеры
- •5.3. Лабораторная работа №3. Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •I. Определение коэффициентов расхода для отверстия и насадка при постоянном напоре.
- •II. Определение времени истечения при переменном напоре.
- •5.4. Лабораторная работа № 4. Потери напора в трубопроводе
- •5.5. Лабораторная работа № 5. Демонстрация уравнения Бернулли
- •Обработка опытных данных
- •Список использованных источников
4.7. Виды гидравлических сопротивлений и потери напора
Как было сказано выше при движении реальной жидкости по трубопроводам и каналам ее полный напор уменьшается, что связано с необходимостью преодоления сил гидравлического сопротивления. Потери напора при движении жидкости на некотором участке трубопровода в общем случае зависят от формы, размеров трубопровода, скорости, плотности и вязкости жидкости.
Гидравлические
сопротивления, возникающие при движении
жидкости, делят на сопротивления по
длине трубопровода и местные сопротивления,
а потери напора, связанные с затратами
энергии жидкости на преодоление этих
сопротивлений, соответственно, потерями
по длине
и потерями
на местных сопротивлениях
.
Общие
потери напора на участке трубопровода
равны их сумме:
.
Размерность потерь напора такая же, как и напора, т. е. метры столба жидкости [2-4].
4.7.1. Потери напора по длине потока
Потери напора по длине, иначе их называют потерями напора на трение, возникают в гладких прямых трубах с постоянным сечением при равномерном течении. Такие потери обусловлены внутренним трением в жидкости и поэтому происходят и в шероховатых трубах, и в гладких. Основной расчетной формулой для потерь напора при ламинарном и турбулентном режиме движения жидкости в круглых трубах является формула Вейсбаха-Дарси и имеющая следующий вид:
,
где λ– коэффициент гидравлического трения (иначе его называют коэффициент потерь на трение или коэффициент трения);
l - длина трубопровода, м;
d – диаметр трубопровода, м;
- средняя скорость
движения жидкости, м/с;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
Коэффициент
трения λ зависит от числа Рейнольдса
Re (режима движения жидкости) и от
безразмерного геометрического фактора
- относительной шероховатости Δ/d (или
d/∆,
–абсолютное
значение эквивалентной шероховатости).
Коэффициент трения при ламинарном режиме движения жидкости рассчитывается по формуле:
,
Область турбулентного и переходного режимов в свою очередь разбиваются на три области:
область гидравлически гладких труб:
;область доквадратичного сопротивления шероховатых труб:
;область квадратичного сопротивления шероховатых труб:
.
На практике при турбулентном режиме движения коэффициент трения может быть определен по графику Г.А. Мурина (рисунок 24) или рассчитан по формуле А.Д. Альтшуля:
,
где Re – критерий Рейнольдса,
–коэффициент
трения;
–абсолютное
значение эквивалентной шероховатости,
м.
d – диаметр трубопровода, м.

Рисунок 24 – График Мурина
Область
I соответствует области доквадратичного
сопротивления шероховатых труб:
;
Область
II соответствует области квадратичного
сопротивления шероховатых труб:
.
Область гидравлически
гладких труб (
)
на графике Мурина соответствует нижней
кривой.
Величина
называетсяотносительная
шероховатость трубопровода.
Обратное
значение
- относительная гладкость трубопровода.
Величину абсолютной эквивалентной шероховатости при расчетах берут из справочной литературы в зависимости от материала трубопровода и состояния его внутренней поверхности (срок службы, вид перекачиваемой жидкости, рабочие параметры и т.д.) [2-5,13].
