Виды гидравлических сопротивлений

Получение конкретных зависимостей для расчета потерь энергии при движении жидкости в трубках и каналах является основным содержанием внутренней задачи гидравлики.

Различают два вида сопротивлений отличающиеся одно от другого по свое структуре: сопротивление по длине и местные сопротивления.

Потери по длине. Рассмотрим движение жидкости в горизонтальном трубопроводе постоянного сечения с неизменной эпюрой скоростей, т.е. равномерное движение. Запишем для двух сечений уравнение Бернулли в форме давлений

.

Здесь: = , = , тогда уравнение Бернулли можно записать в следующем виде: , где – давление, теряемое на преодоление сил трения.

Вывод: Работа сил давления расходуется на преодоление сил трения, что и обуславливает потери механической энергии, которые прямо пропорциональны длине пути движения.

В зависимости от формы записи уравнения Бернулли эти потери называются:

• потерями давления по длине ;
• потерями удельной энергии по длине ;
• потерями напора по длине .

Местные потери образуются в результате изменения структуры потока по пути движения жидкости.

Рассмотрим движение жидкости через частично открытую задвижку в трубопроводе (см. рис. 4.9).

Рис. 4.9. Задвижка

В отверстии (сечение С-С) скорости увеличиваются, а давление уменьшается. В сечении 2-2, на некотором расстоянии после задвижки, скорости принимают значения, равные скоростям в сечении 1-1 перед задвижкой.

На участках 1-С и С-2 наряду с основным течением возникает область вихревого движения. Скорости движения частиц в этой зоне значительно меньше, чем в основном потоке, что обуславливает возникновение больших напряжений трения из-за большого градиента скорости. Более подробно о местных гидравлических сопротивлениях будет рассмотрено далее. В зависимости от формы записи местные потери записываются как или .

Общие потери в трубопроводе складываются из потерь по длине и потерь на местных сопротивлениях + .