Una dintre cele mai importante aspecte din domeniul hidromecanicii este determinarea pierderilor de energie în timpul mișcării fluide. Atunci când lichidul curge prin conducte apar pierderi de energie care depind de lungimea conductei (proporțională cu lungimea canalului) și pierderea de energie în rezistențele locale - supape, se transformă, expansiunea și contracția tubulaturii - provocate de modificarea debitului, fie de mărime sau direcție. flux pierderile de energie atât depășirea rezistenței de-a lungul lungimii conductelor și pentru a depăși rezistența locală cauzată în cele din urmă vâscozitatea fluidului, și, prin urmare, a pierdut prin energia mecanică este disipată și transformată în căldură.
Importanța determinării pierderii capului (sau pierderea de presiune) este asociată cu necesitatea de a calcula costurile energetice necesare pentru a compensa aceste pierderi, în timpul agitării lichide, de exemplu, prin pompe, compresoare, etc.
Capul pierdut este suma a doi termeni:
în cazul în care. - pierderea capului datorată frecării și, respectiv, rezistenței locale.
Pentru a calcula pierderile capului în condiții turbulente, folosim de obicei formule empirice parțiale
- Secțiunea transversală a fluxului (în cazul curgerii prin conductă, egală cu aria secțiunii transversale a țevii).
Din formulele (99) și (100), că pierderile de energie datorate fricțiunii și rezistența sunt proporționale cu viteza locală și presiunea dinamică (), care este o măsură a fluxului de energie cinetică pe unitatea de volum de fluid. In realitate, această relație este mult mai complicată, deoarece coeficientul de frecare și coeficientul de valorile rezistenței locale nu sunt constante și depind în mod esențial de viteza fluidului de curgere, densitatea și viscozitatea acestuia, iar diametrul și rugozitatea țevii pe care curentul în mișcare.
Mărimea coeficientului de frecare se manifestă diferit în condiții de flux diferite în tub. Într-un interval de numere Reynolds care caracterizează modul de conducere, suma afectează mai viteză în alte gamă de influență predominantă caracteristici geometrice - diametrul și rugozitate țevii (înălțimea rugozitate).
În acest sens, se disting patru regiuni de rezistență, în care schimbarea are o regularitate proprie.
Prima regiune este regiunea fluxului laminar mărginită de valori. în care depinde de u și nu depinde de magnitudine. este determinată de formula Poiseuille
La această valoare a pierderii de presiune de-a lungul lungimii țevii sunt proporționale cu viteza în primul grad. Toate celelalte regiuni de rezistență se află în regim turbulent cu diferite grade de turbulență.
A doua zonă este conducta hidraulică netedă. Debitul din tub este turbulent la aceasta, însă un strat de lichid rămâne la pereții tubului, în care mișcarea rămâne laminată. Țevile sunt considerate netede hidraulice dacă grosimea stratului laminar este mai mare decât înălțimea proeminențelor de rugozitate. În acest caz, stratul laminar acoperă inegalitatea pereților conductei și acestea din urmă nu exercită un efect de întârziere asupra miezului principal turbulent al fluxului.
Limita zonei de conducte netede hidraulic poate fi determinată din dependență:
Pentru conductele netede hidraulice, adică în condiții, coeficientul poate fi determinat prin formula:
care se aplică pentru valorile numerice ale Reynolds.
A treia regiune este tranziția de la regiunea tuburilor hidraulice netede către regiunea patrată. În această regiune, grosimea stratului laminar este egală sau mai mică decât proeminențele de rugozitate. care în acest caz acționează ca un obstacol la pereți, crescând turbulența și, prin urmare, și rezistența în flux.
Pentru a determina rezistența în regiunea de tranziție, formula
Pierderea presiunii de-a lungul lungimii țevii în regiunea de tranziție a rezistenței este proporțională cu viteza în grade de la.
A patra zonă este o țeavă crăpată hidraulic sau o rezistență patratică (regiune auto-similară). Principala influență asupra rezistenței la curgere este rugozitatea pereților conductei. Cu cât sunt mai mari protuberanțele. cu cât vor produce mai multe turbulențe, cu atât mai multă energie va fi folosită în curgere pentru a depăși rezistențele. În regiunea patrată a rezistenței, coeficientul este independent de viteză, dar devine o funcție numai a rugozității relative. exprimată prin raportul dintre rugozitatea absolută și diametrul țevii
Pentru regiunea auto-similară, al doilea termen în paranteze pătrate din ecuația (105) poate fi neglijat și ia forma
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: