Втрати напору при русі рідини

Розрахунок гідравлічного опору при русі реальних рідин по трубопроводах є одним з основних прикладних питань гідродинаміки.

Важливість визначення втрати напору h_втр (або втрати тиску Δр_втр) пов'язана з необхідністю розрахунку витрат енергії, що потрібні для компенсації цих втрат і переміщення рідин, наприклад, за допомогою насосів, компресорів і т.д. Нагадаємо, що без знання величини h_втр (або Δр_втр ) неможливе застосування рівняння Бернуллі для реальної рідини (2-29).

Втрати тиску в трубопроводі в загальному випадку обумовлюються опором тертя і місцевими опорами.

Таким чином, втрачений напір є сумою двох додатків:

h_втр = h_тр + h_м.о.,

де h_трі h_м.о. - втрати напору внаслідок тертя і місцевих опорів відповідно.

Опір тертя, який називається також опором по довжині, існує при русі реальної рідини по всій довжині трубопроводу. На нього впливає режим руху рідини (ламінарний, турбулентний, ступінь розвитку турбулентності). Так, турбулентний потік, як вказувалося, характеризується не тільки звичайною, але і турбулентною в'язкістю, яка залежить від гідродинамічних умов і спричиняє додаткові втрати енергії при русі рідини.

Місцевими опорами називають ділянки трубопроводу, де вектор швидкості змінює свою величину або напрям (раптові розширення, звуження, повороти, крани і т. д.). Для розрахунку місцевих опорів використовують рівняння:

, (2.64)

де V_м. – коефіцієнт місцевих опорів.

Коефіцієнти місцевих опорів розраховуються за рівняннями:

- раптові розширення:

; (2.65)

- раптові звуження:

, (2.66)

де S₁, S₂ - площі перерізів перед опором і після опору відповідно.

Загальні втрати напору по довжині трубопроводу:

. (2.67)