Определение потерь напора на трение

9.2.1. Определение потерь напора на трение

Потеря напора на преодоление трения h_T по длине трубопровода круглого сечения при любом режиме течения определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:

Из (69) следует, что

Тогда потери давления будут

Если скорость  выразить через объемный расход и площадь сечения из уравнения (59)

то уравнение (70) примет вид:

В наклонном трубопроводе:

+ - когда сумма участков подъема по высоте больше суммы участков спуска;

- - когда наоборот.

где l – длина трубопровода, м;

d- внутренний диаметр, м;

ρ- плотность жидкости, кг/м³;

ΔZ- разность геодезических отметок начала и конца трубопровода, м;

g- ускорение силы тяжести, м/с²;

λ- коэффициент гидравлического сопротивления, который в общем случае зависит от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости стенки трубопровода

(76)

где ε– относительная шероховатость.

где Δ– абсолютная эквивалентная шероховатость выбирается по таблице, мм;

d- внутренний диаметр трубы, мм.

Абсолютная эквивалентная шероховатость – это такая высота шероховатости, при которой в квадратичной зоне сопротивления потери напора равны потерям напора для данной естественной шероховатости трубы.

Для ламинарного режима движения (R_е < R_екр) коэффициент гидравлического сопротивления зависит только от параметра Рейнольдса:

Rекр = 2320

Если учесть, что

и подставить выражение (79) в (78), то получим

В этом случае выражение (70) принимает вид формулы Пуазейля:

При турбулентном режиме движения (R_е > R_екр) различают три зоны сопротивления.

1. Зона гидравлически гладких труб () :

- (83)

формула Блазиуса, используемая при R_е ≤10⁵. Здесь сопротивление шероховатых и гладких труб одинаково.

В зависимости от скорости течения и вязкости жидкости одна и та же труба может быть гидравлически гладкой и гидравлически шероховатой.

2. Зона шероховатых труб или смешанного трения

():

- (84)

формула Альтшуля.

3. Зона вполне шероховатых труб или квадратичная зона

():

- формула Шифринсона.

Для нефтепроводов наиболее характерны режимы гладкого или смешанного трения.

• 9.3. Определение потерь напора на местные сопротивления

Местными сопротивлениями называются участки трубопровода, в которых происходит резкая деформация потока (к ним относятся, в частности, все виды арматуры трубопроводов – вентили, задвижки, тройники, колена и т.д.).

Потери напора в местных сопротивлениях h_M определяются по формуле Вейсбаха (в долях скоростного напора)

(86)

где n– число местных сопротивлений;

ω- средняя скорость потока за местным сопротивлением;

ξ- коэффициент местного сопротивления, зависящий от его геометрической формы, состояния внутренней поверхности и Re, а для запорных устройств - от степени их открытия. При развитом турбулентном движении (Re > 10⁴), что соответствует квадратичной зоне сопротивления для местных сопротивлений, ξ_КВ = const и определяется по справочникам.

Потери напора в местных сопротивлениях можно рассчитать по формуле Дарси-Вейсбаха через эквивалентную длину l_экв, понимая под ней такую длину трубопровода, для которой h_T = h_M.

(87)

где l_П– приведенная длина трубопровода

Обычно зона деформации потока в районе местного сопротивления мала по сравнению с длиной труб. Поэтому в большинстве задач принимается, что потери напора в местном сопротивлении происходят как бы в одном сечении, а не на участке, имеющем некоторую длину.

Таким образом, полный перепад давления с учетом местных сопротивлений и рельефа местности определяется из формулы:

(89)

При больших длинах напорных трубопроводов удельный вес местных сопротивлений невелик и ими при расчетах пренебрегают.

При движении жидкости по трубопроводу происходит потеря давления по его длине, вызываемая гидравлическими сопротивлениями. Величина потерь давления (напора) зависит от диаметра трубопровода, состояния его внутренней поверхности (гладкая, шероховатая), количества перекачиваемой жидкости и ее физических свойств.

Зависимость между путевой потерей напора и расходом жидкости, то есть h_П = f(Q) называется гидравлической характеристикой трубопровода.

• 
  
  жүктеу/скачать 3.83 Mb.
  
  Достарыңызбен бөлісу: