DEFINICE

hydraulický odpor tzv. ztráta měrné energie při jejím přechodu na teplo v oblastech hydraulické systémy, které jsou způsobeny viskózním třením.

V tomto případě se tyto ztráty dělí na:

• ztráty vznikající rovnoměrným prouděním viskózní tekutiny přímou trubkou s konstantním průřezem. Jedná se o tzv. ztráty třením po délce, které jsou úměrné délce potrubí. Odpor po délce je způsoben silami viskózního tření;
• ztráty, které jsou vytvářeny místními hydraulickými odpory, například změnami tvaru a/nebo velikosti kanálu, které mění průtok. Tyto ztráty se nazývají místní. Místní odpory se vysvětlují změnami velikosti a směru rychlosti proudění.

Ztráty v hydraulice se měří v jednotkách délky, když mluvíme o tlakové ztrátě () nebo v jednotkách tlaku ().

Darcyho koeficient pro laminární proudění tekutiny

Pokud kapalina protéká potrubím rovnoměrně, pak se ztráta tlaku po délce () zjistí pomocí Darcy-Weisbachova vzorce. Tento vzorec platí pro kulaté trubky.

kde je koeficient hydraulického odporu (Darcyho koeficient), je zrychlení volného pádu, d je průměr trubky. Součinitel hydraulického odporu () je bezrozměrná hodnota. Tento koeficient souvisí s Reynoldsovým číslem. Takže pro trubku ve formě kulatého válce je koeficient hydraulického odporu považován za rovný:

V laminárním proudění se pro zjištění hydraulického tření na Re2300 používá následující vzorec:

U trubek, jejichž průřez se liší od kruhu, se koeficient hydraulického tření rovná:

kde A=57, pokud je kanálová sekce čtvercová. Všechny výše uvedené vzorce platí pro laminární proudění tekutiny.

Součinitel hydraulického odporu při turbulentním proudění

Pokud je proudění turbulentní, pak neexistuje žádné analytické vyjádření pro koeficient odporu. Pro takový pohyb tekutiny se empiricky získá koeficient odporu jako funkce Reynoldsova čísla. Pro kulatou válcovou hladkou trubku se uvažovaný koeficient at vypočítá podle Blausiova vzorce:

Při turbulentním pohybu tekutiny závisí koeficient hydraulického tření na povaze pohybu (Reynoldsovo číslo) a na kvalitě (hladkosti) stěn potrubí. Drsnost trubek se odhaduje pomocí určitého parametru, který se nazývá absolutní drsnost ().

lokální odpor

Místní odpory generují změny v modulu a směru rychlosti tekutiny v určitých úsecích potrubí, což je spojeno s dodatečnými tlakovými ztrátami.

Součinitel místního odporu se nazývá bezrozměrný Fyzické množství, často označované jako , rovné poměru ztráty hlavy v uvažovaném místním odporu () k rychlosti hlavy ():

Hodnota je stanovena experimentálně.

Pokud je rychlost proudění tekutiny v celém úseku konstantní a rovna , pak lze koeficient místního odporu určit jako:

Přednáška 6

Ztráta měrné energie (hlavy) zahrnutá v Bernoulliho rovnici

,

jsou výsledkem hydraulického odporu.

Hydraulický odpor - třecí síly, které se objevují v kapalině při jejím pohybu a způsobují ztrátu hlavy.

Stanovení energetických ztrát průtokem je jednou z nejdůležitějších otázek téměř každého hydraulického výpočtu. Vzhledem k této problematice budeme mít na paměti ztrátu energie prouděním ve stacionárním kanálu (potrubí, kanále) působením pouze třecích sil (vnějších a vnitřních), které vznikají v kapalině při jejím pohybu. Právě tuto ztrátu měrné energie (tlakovou ztrátu) bere Bernoulliho rovnice v úvahu.

Existují dva typy tlakové ztráty:

Ztráta hlavy po délce, označená ;

Místní ztráta hlavy, označená .

Ztráta tlaku podél délky je ta část energie toku, která je vynaložena na překonání tření v přímých úsecích kanálů (potrubí, kanál), kde je pohyb tekutiny rovnoměrný nebo poněkud nerovnoměrný (hladce se měnící) . Tato energie se mění v teplo a prouděním se nenávratně ztrácí.

Lokální tlakové ztráty jsou tou částí energie, která je rovněž vynaložena na překonání tření, avšak v místech, kde proudění podléhá prudké deformaci, v důsledku čehož je na relativně malé ploše narušen rovnoměrný pohyb tekutiny.

K deformaci proudění (narušení rovnoměrného pohybu) dochází při vstupu do potrubí, s prudkým roztahováním a smršťováním potrubí, v místech, kde jsou instalovány ventily, ventily, při otáčení potrubí atd.

Ztráta hlavy po délce je určena vzorcem A. Darcy - J. Weisbach:

Pro kulaté trubky

Pro potrubí libovolného tvaru průřezu

. (84)

Místní tlakové ztráty jsou určeny vzorcem J. Weisbacha.

Hydraulický odpor

V potrubí ( A. hydraulický odpor; n. hydraulischer Widerstand; F. odporová hydraulika; A. perdida de presion por rozamiento) - odolnost vůči pohybu kapalin (a plynů), kterou zajišťuje potrubí. G. s. na úseku potrubí se odhaduje hodnotou "ztraceného" tlaku ∆p, což je ta část měrné energie proudění, která je nevratně vynaložena na práci odporových sil. Se stálým prouděním kapaliny (plynu) v potrubí kulatý úsek∆p (n / m 2) je určeno vzorcem

Kde λ je koeficient. hydraulické odpor potrubí; u - srov. průřezová rychlost proudění, m/s; D - int. průměr potrubí, m; L - délka potrubí, m; ρ - kapaliny, kg / m 3.
Místní G. s. se odhadují podle vzorce

kde ξ - koeficient. lokální odpor.
V průběhu provozu hlavních potrubí G. ze str. se zvyšuje v důsledku parafínu (ropovody), hromadění vody, kondenzátu nebo tvorby hydrátů uhlovodíkových plynů (plynovody). Ke snížení G. s. vyrábět pravidelně. čištění vnitřku dutiny potrubí škrabky nebo rozpěrky. Cm. Viz také Hydraulická doprava. V. A. Yufin.

Horská encyklopedie. - M.: Sovětská encyklopedie. Edited by E. A. Kozlovský. 1984-1991 .

Podívejte se, co je "Hydraulický odpor" v jiných slovnících:

hydraulický odpor- Odolnost vůči pohybu tekutiny, vedoucí ke ztrátě mechanické energie proudění. [GOST 15528 86] hydraulický odpor Odpor, který se objevuje v pohybující se tekutině v důsledku působení vnějších nebo vnitřních třecích sil a projevuje se ... Technická příručka překladatele

Odolnost vůči pohybu kapalin (a plynů) potrubím, kanály atd. v důsledku jejich viskozity (viz HYDRODYNAMICKÝ ODOLNOST). Fyzický encyklopedický slovník. Moskva: Sovětská encyklopedie. Šéfredaktor A. M. Prochorov. 1983... Fyzická encyklopedie

Stejný jako hydrodynamický odpor, ale termín se obvykle používá v hydraulice ... Velký encyklopedický slovník

hydraulický odpor- 3.16. hydraulický odpor: Tlaková ztráta v kotli, měřená jako tlakový rozdíl mezi vstupním a výstupním potrubím při objemovém průtoku odpovídajícím jmenovitému topnému výkonu [EN 303-1]. Zdroj … Slovník-příručka termínů normativní a technické dokumentace

Stejný jako hydrodynamický odpor, ale termín se obvykle používá v hydraulice. * * * HYDRAULICKÝ ODPOR HYDRAULICKÝ ODPOR, stejný jako hydrodynamický odpor (viz HYDRODYNAMICKÝ ODPOR), ale pojem ... ... encyklopedický slovník

hydraulický odpor- hidraulinis pasipriešinimas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. průtokový odpor; hydraulický odpor vok. Strömungswiderstand, m rus. hydraulický odpor, m; odpor proudění, n pranc. odpor hydraulique, f … Fizikos terminų žodynas

Odolnost vůči pohybu kapalin (a plynů) potrubím, kanály atd. v důsledku jejich viskozity. Další podrobnosti naleznete v části Hydrodynamický odpor... Velká sovětská encyklopedie

Všechny ztráty hydraulické energie se dělí na dva typy: ztráty třením po délce potrubí (diskutované v odstavcích 4.3 a 4.4) a místní ztráty způsobené takovými prvky potrubí, u kterých v důsledku změny velikosti nebo konfigurace kanálu, dochází ke změně rychlosti proudění, oddělování proudu od stěnových kanálů a vzniku víru.

Nejjednodušší místní hydraulické odpory lze rozdělit na expanze, zúžení a zákruty kanálu, z nichž každé může být náhlé nebo postupné. Složitější případy lokální rezistence jsou sloučeniny nebo kombinace uvedených nejjednodušších rezistencí.

Uvažujme nejjednodušší místní odpory v režimu turbulentního proudění v potrubí.

1. Náhlé rozšíření kanálu. Ztráta tlaku (energie) při náhlé expanzi kanálu je vynaložena na tvorbu víru spojeného s oddělením proudu od stěn, tzn. udržovat rotační kontinuální pohyb kapalných hmot s jejich neustálou obnovou.

Rýže. 4.9. Náhlé roztažení trubky

Při náhlém roztažení kanálu (potrubí) (obr. 4.9) se proudění od rohu odlomí a nerozšíří se náhle, jako kanál, ale postupně a v prstencovém prostoru mezi prouděním a stěnou potrubí se tvoří víry. které jsou příčinou energetických ztrát. Zvažte dvě části toku: 1-1 - v dilatační rovině potrubí a 2-2 - v místě, kde tok po expanzi vyplnil celý úsek široké trubky. Protože se průtok mezi uvažovanými sekcemi rozšiřuje, jeho rychlost klesá a tlak se zvyšuje. Proto druhý piezometr ukazuje výšku v Δ H větší než první; pokud by ale v tomto místě nebyly tlakové ztráty, tak by druhý piezometr ukazoval o jiný vyšší výšku h ext. Tato výška je místní ztráta expanzní hlavy, která je určena vzorcem:

kde S1, S2- plocha průřezu 1-1 A 2-2 .

Tento výraz je důsledkem Bordovy věty, který říká, že ztráta hlavy při náhlé expanzi kanálu je rovna rychlosti hlavy, určené z rozdílu rychlostí

Výraz (1 - S 1 /S 2) 2 se označuje řeckým písmenem ζ (zeta) a nazývá se ztrátový faktor, tedy

2. Postupné rozšiřování kanálu. Postupně se rozšiřující potrubí se nazývá difuzor (obr. 4.10). Proudění rychlosti v difuzoru je doprovázeno jeho snižováním a zvyšováním tlaku a následně přeměnou kinetické energie kapaliny na energii tlakovou. V difuzéru, stejně jako v případě náhlého rozšíření kanálu, se hlavní proud oddělí od stěny a dochází k tvorbě víru. Intenzita těchto jevů roste s rostoucím úhlem roztažení difuzoru α.

Rýže. 4.10. Postupné roztahování potrubí

Navíc dochází k obvyklým ztrátám způsobeným trny v difuzoru, podobným těm, které se vyskytují u potrubí konstantního průřezu. Celková tlaková ztráta v difuzoru se považuje za součet dvou členů:

kde h tr A h ext- ztráta tlaku v důsledku tření a expanze (tvorba víru).

kde n = S 2 /S 1 = (r 2 /r 1) 2 - stupeň roztažení difuzoru. Ztráta expanzní hlavy h ext je stejné povahy jako v případě náhlého rozšíření kanálu

kde k- faktor měknutí, při α= 5…20°, k= sinα.

Vzhledem k tomu lze celkovou ztrátu hlavy přepsat jako:

odkud lze koeficient odporu difuzoru vyjádřit vzorcem

Rýže. 4.11. Závislost ζ diff na úhlu

Funkce ζ = F(α) má minimum při nějaké nejpříznivější optimální hodnotě úhlu α, jehož optimální hodnota je určena následujícím výrazem:

Dosazením do tohoto vzorce λ T=0,015…0,025 a n= 2…4 dostaneme α velkoobchod= 6 (obr.4.11).

3. náhlé zúžení kanálu. Tlaková ztráta je v tomto případě způsobena třením proudění na vstupu do užšího potrubí a ztrátami tvorbou vírů, které se tvoří v mezikruží kolem zúžené části proudění (obr. 4.12).

Rýže. 4.12. Náhlé zúžení trubky

4.13. matoucí

Celková tlaková ztráta je určena vzorcem;

kde koeficient zužujícího odporu je určen semiempirickým vzorcem I.E. Idelchik:

kde n \u003d S 1 / S 2- stupeň zúžení.

Když potrubí vystupuje z velké nádrže, kdy lze předpokládat, že S2/S1= 0 a také při absenci zaoblení vstupního rohu koeficient odporu ζ úzký = 0,5.

4. Postupné zužování kanálu. Tento lokální odpor je kuželovitá sbíhavá trubice tzv matoucí(obr.4.13). Proudění kapaliny v konfuzoru je doprovázeno zvýšením rychlosti a poklesem tlaku. V konfuzoru jsou pouze ztráty třením

kde koeficient odporu konfuzoru je určen vzorcem

kde n \u003d S 1 / S 2- stupeň zúžení.

K mírnému vytváření víru a oddělování proudu od stěny při současném stlačování proudění dochází pouze na výstupu z konfuzoru na spoji kuželové trubky s válcovou. Zaoblením vstupního rohu lze výrazně snížit tlakovou ztrátu na vstupu do potrubí. Nazývá se zavaděč s hladce lícujícími válcovými a kuželovými částmi tryska(obr.4.14).

Rýže. 4.14. Tryska

5. Náhlý ohyb potrubí (koleno). Tento typ lokálního odporu (obr. 4.15) způsobuje značné energetické ztráty, protože dochází v něm k separaci proudění a tvorbě víru a čím větší je ztráta, tím větší je úhel δ. Ztráta hlavy se vypočítá podle vzorce

kde ζ počet- součinitel odporu kolena kruhového průřezu, který se určí z grafu v závislosti na úhlu kolena δ (obr. 4.16).

6. Postupný ohyb trubky (oblé koleno nebo koleno). Hladkost obratu výrazně snižuje intenzitu tvorby víru a tím i retrakční odpor ve srovnání s loktem. Tento pokles je tím větší, čím větší je relativní poloměr zakřivení ohybu R/d

Hydraulické ztráty

Ztráta měrné energie (hlava) nebo hydraulické ztráty závisí na tvaru, velikosti a drsnosti kanálu (potrubí atd.), jakož i na průtoku a viskozitě kapaliny, ale prakticky nezávisí na absolutní hodnotě tlaku v něm.

Ve většině případů jsou hydraulické ztráty přibližně přímo úměrné druhé mocnině průtoku kapaliny, proto je v hydraulice zvykem vyjadřovat hydraulické ztráty celkové dopravní výšky v lineárních jednotkách.

kde koeficient je bezrozměrný koeficient odporu vyjadřující poměr ztracené hlavy k rychlosti hlavy.

Hydraulické ztráty se dělí na ztráty lokální a ztráty třením.

Místní ztráty jsou způsobeny tzv. lokálním hydraulickým odporem (změna tvaru a velikosti kanálu, v potrubí - závity, membrány, kohouty atd.).

Ztráta třením nebo ztráta délky je ztráta energie, ke které dochází v přímých trubkách konstantního průřezu. Vznikají vnitřním třením v kapalině, a proto probíhají nejen v drsném, ale i v hladkém potrubí.

V tomto případě je vhodnější vztáhnout koeficient třecího odporu k relativní délce trubky

kde je bezrozměrný koeficient ztrát třením.

3.12.1 Místní tlakové ztráty

K místním tlakovým ztrátám dochází v relativně krátkých úsecích proudění, kde dochází ke změně velikosti a směru průměrné rychlosti. K takovým změnám rychlosti obvykle dochází v armaturách a armaturách potrubí - v ohybech, přechodech, T-kusech, kohoutech, ventilaci, ventilech atd. Pohyb tekutiny v oblasti místních překážek je doprovázen prudkým narušením struktury proudění, vytváření dalších vírů a vířivých zón, víření a narušení harmonie proudění.

Navzdory rozmanitosti geometrických konfigurací lokálních odporů je v každém z nich možné rozlišit úsek, kde je proudění nuceno prudce klesat nebo zvyšovat svou průměrnou rychlost. Někdy místní odpor představuje sekvenční střídání takových úseků.

Proto je vhodné začít studovat lokální odpory nejjednodušším případem – náhlou expanzí proudění (obr. 3.16).

Lokální tlaková ztráta způsobená náhlou expanzí průtoku v oblasti mezi sekcemi 1-1 a 2-2 je definována jako rozdíl měrných energií kapaliny v sekcích:

. (3.96)
K určení tlakového rozdílu obsaženého v rovnici (3.95) aplikujeme na hnací objem kapaliny mezi sekcemi 1-1 a 2-2 větu známou z mechaniky o změně hybnosti v průmětech na osu proudění. S-S.

Pro tohle:

1) určit impuls vnějších sil působících na uvažovaný objem ve směru pohybu;

2) najdeme změnu hybnosti jako rozdíl mezi druhou hybností odebranou z uvažovaného objemu a přivedenou do něj.

Po transformacích dostaneme:

. (3.97) Ze vzorce (3.97) je vidět, že ztráta spádu (měrné energie) při náhlé expanzi kanálu se rovná spádu rychlosti, vypočítané z rozdílu rychlostí. Toto ustanovení se nazývá Borda-Carnotova věta.

Ztráta hlavy v důsledku náhlé expanze může být připsána buď V 1 , nebo do V 2 . Vezmeme-li v úvahu, že V 1 ω 1 = V 2 ω 2 tj V 2= V 1 ω 1 / ω 2(podle rovnice kontinuity), pak lze vzorec (3.97) zapsat v následujícím tvaru, odpovídajícím běžná cesta vyjádření místních ztrát

. (3.98)

Rovnice (3.98) se nazývá Weisbachův vzorec.

Proto v případě náhlého rozšíření kanálu je koeficient odporu roven

. (3.99)
Tato věta je dobře potvrzena experimentálními daty pro turbulentní proudění a je široce používána ve výpočtech.

V konkrétním případě, kdy oblast ω 2 velmi velký v porovnání s oblastí ω 1 a tedy ta rychlost V 2 lze považovat za rovné nule, expanzní ztráta je rovna

to znamená, že v tomto případě se ztratí celá rychlostní hlava (veškerá kinetická energie, kterou má kapalina). koeficient odporu vzduchu ξ v tomto případě se rovná jedné.

Zvažte případ náhlého zúžení kanálu.

Při náhlém zúžení, jak ukázaly četné experimenty, se proud tekutiny začne v určité vzdálenosti stlačovat, než vstoupí do úzké části. Po vstupu do úzkého úseku vlivem setrvačnosti pokračuje stlačování proudění na minimální průřez ω s, načež se paprsek začne roztahovat, dokud nevyplní celý průřez úzkého úseku potrubí ω 2. ztráta hlavy při vzájemném pohybu h v.z. na přechodu toku z úseku ω 1 do sekce ω 2 spojené s expanzí výtrysku o sekce C-C– 2-2 a lze je nalézt podle vzorce Borda

, (3.101)

a zohlednění rovnice kontinuity

. (3.102)

Poměr plochy stlačené části trysky k ploše kanálu, kde je tato komprese pozorována, se nazývá kompresní poměr trysky.

S tímto vědomím

. (3.104)

Zkušenost ukazuje, že hodnota ε závisí na poměru ploch potrubí před a po zúžení.

Uvažovali jsme dva typy lokálních tlakových ztrát – s náhlým roztažením a zúžením potrubí, u kterých je koeficient odporu stanoven teoreticky. Pro všechny ostatní lokální odpory je hodnota součinitele odporu stanovena empiricky.

Nejběžnější místní odpory jsou:

Trubka je umístěna pod úhlem ke stěně nádrže;

Potrubí je umístěno kolmo ke stěně nádrže;

Trubkové koleno se zaoblením pod úhlem 90 0;

Ostré otáčení trubky atd.
Číselné hodnoty koeficientů odporu pro tyto případy jsou obvykle uvedeny v referenční literatuře.

Na závěr je třeba poznamenat, že hodnota lokálního odporu zůstává konstantní pouze v případě rozvinutého turbulentního režimu při Re>3000. V přechodové zóně a v laminárním režimu ( Re< 3000) следует учитывать увеличение ξ, вызываемое существенным влиянием сил вязкостного трения.