Значення еквівалентної шорсткості
якщо число - труби гладкі
якщо число - труби шорсткі
якщо число - труби цілком шорсткі
2.2. Гідравлічний опір. Опір руху рідини в трубах за рахунок тертя. Коефіцієнт гідравлічного опору.
Втрати питомої енергії / напору /, або, як їх часто називають, гідравлічні втрати залежать від форми, розмірів і шорсткості русла, а також від швидкості течії і в'язкості рідини, але практично не залежать від абсолютного значення тиску в ній. В'язкість рідини хоча і є першопричиною всіх гідравлічних втрат, але сама по собі далеко не завжди робить істотний вплив на величину втрат.
Як показують досліди, в багатьох, але не у всіх випадках гідравлічні втрати приблизно пропорційні квадрату швидкості течії рідини, тому в гідравліці прийнятий наступний спосіб вираження гідравлічних втрат повного напору в лінійних одиницях:
або в одиницях тиску
Такий вираз зручно тим, що включає в себе безрозмірний коефіцієнт пропорційності. званий коефіцієнтом опору, і швидкісний напір, що входить в рівняння Бернуллі.
Малюнок 2.Схема місцевих гідравлічних опорів.
Коефіцієнт опору. таким чином, є ставлення втраченого напору до швидкісного напору.
Гідравлічні втрати зазвичай поділяють на місцеві втрати і втрати на тертя.
Місцеві втрати енергії зумовлені так званими місцевими гідравлічними опорами, тобто місцевими змінами форми і розмірів русла, що викликають деформацію потоку. При протіканні рідини через місцеві опори, змінюється її швидкість і зазвичай виникають вихори.
Прикладами чесних опорів можуть служити пристрої, зображені на малюнках 2а, б, в і г відповідно: засувка, діафрагми, коліно і вентиль.
Місцеві втрати питомої енергії / напору / визначаються за формулою / 3 / наступним чином:
або в одиницях тиску
Вираз / 5 / часто називають Формулою Вейсбаха. Тут-середня по перетину швидкість в трубопроводі, в якому встановлено дане місцеве опір. Якщо ж діаметр трубопроводу і, отже, швидкість в ньому змінюються по довжині, то за розрахункову швидкість зручніше приймати більшу з швидкостей, тобто ту, яка відповідає меншому діаметру трубопроводу,
Кожне місцеве опір характеризується своїм значенням коефіцієнтом опору # 950; м, яке в багатьох випадках наближено можна вважати постійним для даної форми місцевого опору. Більш докладно місцеві гідравлічні опори буду розглянуті пізніше.
Втрати на тертя, або втрати по довжині - це втрати енергії які в чистому вигляді виникають в прямих трубах постійного перерізу тобто при рівномірному течії, і виникають пропорційно довжині труби / Рис. 3 /. Цей вид втрат обумовлений внутрішнім тертям в рідини, а тому він має місце не тільки в шорстких, але і в гладких трубах.
Потію напору на тертя можна виразити за загальною формулою / 3 / для гідравлічних втрат, тобто
Однак зручніше коефіцієнт # 950; тр пов'язати з відносною довжиною труби l / d.
Візьмемо ділянку круглої труби довжиною l. рівній її діаметру r. і позначимо коефіцієнт його опору, що входить в формулу (7), через l. Тоді для всієї труби довжиною l і діаметром d (рисунок 3), коефіцієнт опору буде в рази більше.