Основные зависимости и расчетные формулы

Расчет гидравлического сопротивления трубопровода

Гидравлическое сопротивление обусловлено сопротивлением трения и местными сопротивлениями, возникающими при изменениях скорости потока по величине или направлению.

Потери давления Dр_п или напора h_п на преодоление сопротивления трения и местных сопротивлений в трубопроводах определяются по формулам:

(1.1)

(1.2)

где l - коэффициент трения; l и d – соответственно длина и диаметр трубопровода; åx_м.с. – сумма коэффициентов местных сопротивлений; r - плотность жидкости или газа.

Для потоков некруглого поперечного сечения вместо диаметра подставляется эквивалентный диаметр, равный учетверенному гидравлическому радиусу.

Гидравлический радиус r_г представляет собой отношение площади поперечного сечения потока S к омываемому потокам (смоченному) периметру П.

Эквивалентный диаметр определяется по формуле:

(1.3)

где S – площадь поперечного сечения потока; П – смоченный периметр.

Если режим ламинарный (Re<2300) и труба круглого сечения, то коэффициент трения определяется по закону Стокса:

(1.4)

При ламинарном режиме для каналов некруглого сечения:

(1.5)

где Re = wd_эr/m; А – коэффициент, зависящий от формы сечения трубопровода. Значения А для сечений различной формы приведены в табл. XIV [5].

При переходном режиме (2320 < Re < 10/e) для гладких труб коэффициент l рассчитывается по следующему уравнению:

, (1.6)

где е = D/d_э - относительная шероховатость трубы, D - абсолютная шероховатость трубы (средняя высота выступов шероховатости на поверхности трубы).

Ориентировочные значения шероховатости труб D приведены в табл. 1.1.

Для зоны смешанного трения (10/е<Re<560/e):

(1.7)

где e – относительная шероховатость трубы.

Для зоны автомодельной по отношению к Re (Re>560/e):

(1.8)

Значения коэффициентов местных сопротивлений x в общем случае зависят от вида местного сопротивления и режима движения жидкости. Ниже рассмотрены наиболее распространенные типы местных сопротивлений и даны соответствующие значения коэффициентов x.

1. Вход в трубу: с острыми краями - x = 0,5;

с закругленными краями - x = 0,2.

2. Выход из трубы: x = 1.

3. Плавный отвод круглого сечения: x = А×В. Коэффициент А зависит от угла j, на который изменяется направление потока в отводе (табл. 1.2).

Таблица 1.1