Гидравлические потери энергии

  • Часть 1
  • | 2

Как мы уже отметили на прошлой лекции, важнейшим уравнением гидравлики является уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости, которое можно записать

Z  +  p / Бg  +  ±Uср2 /2g  +  hЈ  =  const.

Для применения уравнения Бернулли в решениях прикладных инженерных задач необходимо определять затраты энергии или потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений hЈ.

Причина появления в реальных жидкостях потерь энергии – это свойство этих жидкостей оказывать сопротивление касательным усилиям придвижении. Сопротивления Imageмогут быть обусловлены вязкостными или инерционными силами. Вязкостные силы зависят от внутреннего трения между частицами жидкости, а инерционные – от способности частиц жидкости оказывать сопротивление изменению своего движения.

В связи с этим различают потери энергии двух видов – по длине hl и местные hM.

Потери по длине hl  проявляются равномерно по длине потока и пропорциональны ей. Они возникают при движении жидкости в трубах и открытых руслах.

Местные потери hM  образуются в результате изменения скоростной структуры потока на участке движения. Они обычно обусловлены резким изменением конфигурации потока (поворот, расширение, сужение, кран, задвижка и т.п.)

В общем случае имеют место оба вида потерь – по длине и местные, значение которых суммируют 

hЈ  =  Ј hl  +  Ј hM ,

где Ј hl  – сумма потерь по длине разных участков трубы,   Ј hM – сумма всех местных потерь.

Возникновение гидравлических сопротивлений при движении вязкой жидкости связано с работой сил трения внутри жидкости. Общие законы внутреннего трения в жидких телах были впервые сформулированы И.Ньютоном в 1686 г. Было установлено, что сила внутреннего трения имеет следующие свойства: прямо пропорциональна относительной скорости перемещения слоев жидкости, т.е. градиенту скорости dU/dn; прямо пропорциональна площади поверхности соприкасания этих слоев Й; зависит от свойств или рода жидкости, т.е. динамической вязкости ј.

предыдущая темаследующая