Гідравлічні втрати напору( загальні поняття). Еквівалентна довжина.

При русі рідини, в результаті дії сил в'язкого тертя, час­тина енергії витрачається на тертя до довжині потоку і в міс­цевих опорах (звуженнях, поворотах, розширеннях)

(8.1)

Втрати напору по довжині потоку пропорціональні його відносній довжині і швидкісному напорові (Дарсі, 1854 р.)

(8.2)

Втрати напору в місцевих опорах пропорціональні шви­дкісному напорові (Вейсбах. 1842 р)

(8.3)

В формулі (8.2) - коефіцієнт гідравлічного опору (те­ртя), залежить від режиму руху рідини.

В формулі (8.3) - коефіцієнт місцевого опору. Вели­чина стала, якщо режим руху турбулентний. При ламінарній течії визначається за формулою

(8.4)

де С - коефіцієнт, який залежить від виду місцевого опору.

При розв'язанні задач формули (8 2) і (8.3) об'єднують в одну, формулу Дарсі-Вeйсбаха:

і (8.5)

Тут - арифметична сума значень коефіцієнтів місцевих опорів. Так можна їх задавати, якщо відстань між ними на трубі більша 20 внутрішніх діаметрів

Втрати напору в місцевих опорах можна виразити через еквівалентну довжину , тобто таку довжину трубопроводу, при якій ,

(8.6)

Тоді вираз (8.1) для запишеться у вигляді

(8.7)

або, виразивши швидкість через витрату, одержимо

(8.8)

де - розрахункова довжина трубопроводу ;

а- стала величина для даної конструкції трубопроводу.

При ламінарному режимі руху рідини коефіцієнт гідрав­лічного опору

(8.9)

і втрати напору на тертя обчисляються за формулою Пуазейля

(8.10)

При турбулентному режимі руху (Re > ) розрізняють три зони гідравлічного опору. В першій зоні гідравлічно " глад-ких" труб і в межах справедлива формула Блазіуса

(811)

яка використовується при Re 10 або формула Конакова

(8.12)

де - еквівалентна шорсткість.

В другій зоні змішаного тертя і в межах

можна використовувати формулу А. Альтшуля

(8.13)

В третій зоні квадратичного опору або гідравлічно шорстких труб і при Re > найбільш спрощеною є залежність Шифрінсона

(8.14)

Описані вище величини і називають першим і другим перехідними числами Рейнольдса.