Когато течността протича през тръби е необходимо да прекарат енергия да се преодолеят силите на вътрешната и външната триенето. Правите участъци на силата на съпротивление тръба действа в дължината на потока и общата загуба на енергия, за да ги преодолее е пряко пропорционална на дължина на тръбата. Такава устойчивост се нарича линейна. Тяхната стойност (загуба на налягане) зависи от плътността и вискозитета на флуида и диаметъра на тръбата (по-малък диаметър, толкова по-голяма устойчивост), скоростта на потока (загуби увеличаване скоростта увеличава) и чистотата на вътрешната повърхност на тръбата (по-голяма грапавост на стените, по-голяма устойчивост ).
Освен триенето в правите участъци, в тръбопроводи задоволяване на допълнителното съпротивление на потока във формата на завои, напречните промени раздел, кранове, клони и така нататък. N. В тези случаи, например на потока е прекъснат и неговата енергия се изразходва за възстановяване, се завихря, инсулти. Такава устойчивост е известно локално. Линейни и местната съпротива са две разновидности на така наречените хидравлични съпротивления, определящи което е основа за изчисляване на всички хидравлични системи.
условия на флуида. На практика има две типични модели на флуида: ламинарен и турбулентен.
В режим ламинарен поток елементарни потоци протичат паралелно, без да се смесват. Ако въведете поток от червената течност в поток, а след това тя ще продължи да тече като тънък конец между небоядисана флуиден поток, без да се размаже. Такъв режим на потока е възможно при много ниски скорости на потока. С увеличаване на скоростта над определена граница, потокът става турбулентен, завихря, където течността в напречното сечение на тръбата се смесва интензивно. Чрез постепенно увеличаване на скоростта на примесено капене поток първо започва да се люлее около оста си, и след това се появи в него се разпада поради смесване с други потоци и след това на целия поток по този начин се получава еднороден цвят.
Наличието на режим на потока зависи от съотношението на кинетичната енергия поток 01 Януари
(# 9632; п = gpi2 rUi2 з) vnut работна сила rennego триене (/ 7 = р "5 ^ /) - вж. (2.9).
Това съотношение безразмерна
^ -pVv21 (р, ^ 5 /) може да бъде опростена, като се има предвид, че делът V. Di стойности 1 и А / г и има същите размери и може да се намали, и съотношението на обем V на напречното сечение 5 е линейна размер на първо място.
Тогава съотношението на кинетична енергия в операцията на силите на вътрешно триене до постоянни фактори, може да се характеризира с безразмерна комплекс:
който се нарича броя (или критерий) Рейнолдс в чест на английски физик Осбърн Рейнолдс, при наблюдава експериментално съществуването на два режима на потока в края на миналия век.
Малките стойности на числата на Рейнолдс показват преобладаване на вътрешните силите на триене в потока от течност и съответстват на ламинарен поток. По-големи стойности съответстват Ye преобладаване на кинетична енергия и турбулентен поток. прехода границата започва от един режим към друг - критично число на Рейнолдс - 1 ЕКР = 2,300 за кръгли тръби (диаметър на тръбата се приемат в характерната величина?).
В областта на техниката, включително дизел, хидравлични (включително въздух и газ) системи обикновено се среща по време на турбулентни течности. режим ламинарен е само в вискозни течности (например, масло) при скорости нисък дебит и тънки канали (плосък радиатор тръба).
Изчисление на хидравлично съпротивление. Линеен загуба на налягане определя от уравнението на Darcy-Weisbach:
където X ( «ламбда") - линеен коефициент на съпротивление, което зависи от броя на Рейнолдс. За поток ламинарен в кръгла тръба А = 64 / Ie (в зависимост от скоростта), за турбулентен поток до стойност само леко в зависимост от скоростта и определя главно от грапавостта на стената на тръбата.
Местните загуби на напор също се считат за пропорционална на квадрата на скоростта и определят, както следва:
където £ ( «зета") - коефициент на съпротивление на местно ниво, което зависи от вида на съпротива (ротация, разширяване и др ...) и на неговите геометрични характеристики.
Коефициентите на местната съпротива, са определени емпирично, техните стойности са дадени в препратките.
Концепцията за изчисляване на хидравлични системи. При изчисляване на всяка хидравлична система се постига обикновено един от два проблема: определящи спад желаното налягане (глава) за преминаване на скоростта на потока на течността или определяне на флуиден поток в системата в даден пад на налягането.
Във всеки случай, трябва да се определи пълна загуба на налягане в системата на академия на науките, която е сумата от съпротивлението на всички части на системата, т.е., количеството на линейни резистори "всички прави тръбни секции и местно резистентност към други елементи на системата ..:
Ако всички секции на тръбопровода означава скоростта на потока е една и съща, уравнение (2.33) може да бъде опростено:
Обикновено, системата има области, в които скоростта на потока различни един от друг. В този случай е удобно да донесе на уравнението (2.33) в друга форма, имайки предвид, че скоростта на потока е постоянна за всички елементи на системата (без клонове). Заместването на състоянието (2.33) стойности и С => / 5, получаваме
хидравлични характеристики, или общата ефективност на устойчивостта на системата.
Трябва да се има предвид, че изчисляването на тръбопровода не е решение на проблема с един конкретен отговор. Резултатите зависят от избора на стойности на диаметрите на секции на тръбопровода или скорости в него. Всъщност, може да се вземе предвид ниската скорост и да получите малка загуба на налягане. Но след това, на определен дебит на напречното сечение на тръби (диаметър) трябва да са големи, системата ще бъде обемист и тежък. С приемането на висока скорост на потока в тръбите, ние намалят напречно сечение размери, но по същество (пропорционално на квадрата на скоростта) ще увеличи загубите на налягане и разходите за енергия на системата. Следователно, когато изчисленията обикновено определен от някои среда, "оптимални" стойности на скорост на флуида. оптимална скорост за системи на водна основа е от порядъка на 1 м / сек, системи ниско въздушно налягане - 8- 12 m / S.
Вода чук е явление, което се случва в течен поток с бърза промяна на скоростта на потока (например, внезапното затваряне на клапана в тръбопровода или помпата се спира). В този случай, кинетичната енергия на потока веднага отива в потенциална енергия и налягането на потока в предната част на болтовете се повишава значително. ОБЛАСТ повишено налягане след това се разпространява от клапана към още не е напълно забави потока със скорост близка до скоростта на звука и в тази среда.
Увеличение на остър налягане води до унищожаване ако не, от еластичната деформация на елементите на тръбопровода, което намалява силата на удара, но увеличава колебанията на течност под налягане в тръбата. Големината на пада на налягането при пълно спиране на флуиден поток, които се скорост V, се определя от големия български учен - професор Zhukovskii е получила през 1898, р = РАА, където р - течност плътност.
За да се избегне феномена на шок в големи хидравлични системи (например, водоснабдителни системи) заключващи устройства работят, така че тяхното затваряне настъпили постепенно.