Расчетные зависимости для линейных и местных потерь давления

Потери напора по длине трубопровода при равномерном установившемся движении жидкости могут быть определены по формуле Дарси-Вейсбаха:

где h_l – потери напора по длине трубопровода, измеряемые в метрах столба жидкости, которая протекает по трубопроводу;

l – коэффициент гидравлического трения;

l – длина трубопровода, м;

d – диаметр трубы, м;

V – средняя скорость движения жидкости, м/с.

Коэффициент гидравлического трения l определяется величиной двух безразмерных параметров: числом Reи относительной шероховатостьюD/d.

При ламинарном режиме l определяется по формулеПуазейля-Стокса:

При турбулентном режиме (2320< Rе< 100000) для гидравлических гладких труб l можно определить по формуле Блазиуса:

Для гидравлических шероховатых труб l можно определить по формуле А.Д. Альтшуля

Для квадратичной области сопротивление l определяется по формуле Б.Л. Шифринсона:

Для водопроводных чугунных и стальных труб при скорости движения жидкости (воды) v = 1,2 м/с коэффициент l можно определить по формуле Ф.А. Шевелева:

Ориентировочные значения абсолютной шероховатости Dдля труб из разных материалов приведены в приложении 6.

При установившемся равномерном движении жидкости в трубах и пожарных рукавах коэффициент гидравлического трения в большинстве случаев не зависит от числа Re.

В этих случаях линейные потери напора можно определить по упрощенным формулам:

где h_e – потери напора по длине трубопровода, м;

l – длина трубопровода, м;

Q – расход жидкости, м³/с;

A – удельное сопротивление.

Значения удельного сопротивления A приведены в приложении 7.
В справочной литературе приводятся значения удельного сопротивления для расхода Q, выраженного в л/с и м³/с.

Учитывая, что

Формулу (3.8) можно записать

где S – сопротивление участка длиной l, значение которого для чугунных труб приведены в приложении 8;

Q – расход жидкости, л/с.

При скоростях движения жидкости менее 1,2 м/с необходимо ввести поправочный коэффициент К_n, значения которого приведены в приложении 9. Скорость движения воды в трубах может быть приближенно определена по приложению 10. Формулы (3.8) и (3.9) могут быть записаны в виде

Местные сопротивления вызываются фасонными частями, арматурой, другим оборудованием трубопроводных сетей, которые изменяют величину или направление скорости движения жидкости на отдельных участках, что всегда связано с появлением дополнительных потерь напора.

Потери напора на местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха

где – коэффициент местного сопротивления, который зависит от вида сопротивления и определяется опытным путем.

Основные виды местных потерь напора можно условно разделить на следующие группы:

потери, связанные с изменением живого сечения потока (резкое или постепенное расширение и сужение потока);

потери, вызванные изменением направления потока, его поворотом (поворот трубы);

потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа (вентили, краны, клапаны, сетки);

потери, возникшие вследствие отделения одной части потока от другой или слияния двух потоков (тройники, крестовины и т.д.).

Рассмотрим некоторые виды местных сопротивлений.