Hidraulikus ellenállás
Csővezetékben ( a. hidraulikus ellenállás; n. hidraulikus Widerstand; f. ellenállás hidraulikus; És. perdida de presion por rozamiento) - ellenállás a csővezeték által biztosított folyadékok (és gázok) mozgásával szemben. G. s. a csővezeték szakaszon az „elveszett” ∆p nyomás értékével becsüljük meg, amely a fajlagos áramlási energia azon részét jelenti, amely visszafordíthatatlanul az ellenállási erők munkájára fordítódik. Folyamatos folyadék (gáz) áramlásnál egy kör alakú csővezetékben a ∆p (n/m 2) értékét a képlet határozza meg
Archimedes elve. A folyadékba teljesen vagy részben elmerült testet a test által mozgatott folyadék tömegével megegyező alaki erő nyomja felfelé. Ennek az elvnek megfelelően a test felfelé irányuló lökést kap, amelynek modulusa megegyezik a kiszorított folyadéktömeg tömegével. Hasznos alkalmazás, ha meg szeretné tudni, hogy egy test mekkora térfogata van víz alá, amikor statikus egyensúlyban van: egyszerűen hasonlítsa össze az Arkhimédész-erőt és a súlyerőt.
Ha a test Arkhimédész-ereje nagyobb, mint a súlyereje, a test újra megjelenni kezd; különben megfullad. Mielőtt áttérnénk a folyadékdinamikára, meg kell határozni egy folyadék belső súrlódását, hogy az ideális folyadékokat a valós folyadékoktól elkülönítsük, mert az őket jellemző viselkedés teljesen más.
Ahol λ - együttható. hidraulikus csővezeték ellenállása; u – átl. keresztmetszeti áramlási sebesség, m/s; D - belső csővezeték átmérő, m; L - csővezeték hossza, m; ρ - folyadék, kg/m3.
Helyi G. s. képlettel becsüljük meg 
ahol ξ - együttható. helyi ellenállás.
Fő gázvezetékek üzemeltetése során. megnövekszik a paraffin (olajvezetékek), a víz, a kondenzátum felhalmozódása vagy a szénhidrogén gázhidrátok képződése (gázvezetékek) miatt. A G. s. időszakosan termelni belső tisztítás speciális csővezeték-üregek kaparók vagy elválasztók. Cm. Hidraulikus szállítás is. V. A. Yufin.
Ahol ez a viszkozitási együtthatót jelenti, amely az ideális folyadékokhoz viszonyítva mindig nulla, és nagyon nagy értékeket is felvehet valósban. A második, a valódi folyadékokra jellemző feltétel akkor érhető el, amikor a csúszási sebesség magasabb vagy alacsonyabb értéket ér el. Egy folyadék esetében a tömeg tömegének változásai olyan kicsik, hogy az még akkor is érthetetlennek tekinthető, ha nem ideális folyadékról van szó. Súrlódásra alkalmazható viszkozitás szilárd, hajlamos a mozgási energiát belső energiává alakítani. A folyadék lehet forgó vagy kiszorított.
- Az áramlási rendszer lehet álló vagy turbulens.
- A folyadék lehet összenyomható vagy értelmezhetetlen.
- A folyadék lehet viszkózus vagy nem viszkózus.
Hegyi enciklopédia. - M.: Szovjet enciklopédia. Szerkesztette: E. A. Kozlovsky. 1984-1991 .
Nézze meg, mi a „hidraulikus ellenállás” más szótárakban:
hidraulikus ellenállás- Ellenállás a folyadék mozgásával szemben, ami a mechanikai áramlási energia elvesztéséhez vezet. [GOST 15528 86] hidraulikus ellenállás Ellenállás, amely a mozgó folyadékban külső vagy belső súrlódási erők hatására jelenik meg, és megnyilvánul ... Műszaki fordítói útmutató
Ahol meghatározza a figyelembe vett folyadék felületét. Ez a méret még csak definiált, tömegben is kifejezhető, ha az előbbit megszorozzuk a tömegtérfogattal. Az áramlás legfontosabb tulajdonsága, hogy egy ideális folyadék mozgásának invariánsa: a csatorna bármely két pontját figyelembe véve az áramlás mindig ugyanaz marad!
A nyomások esetében létezik egy bizonyos törvény, amely szabályozza az ideális folyadék által áthaladó csatorna megmaradását: Bernoulli törvénye. Azt mondja nekünk, hogy a három nyomás összege megmarad, ha a csatornán bármely két pontot veszünk. A forgó folyadéktömeg hajlamos homorú alakot felvenni, amelynek minimális pontja megfelel a forgástengely szabad felületi pontjának.
Ellenállás a folyadékok (és gázok) csöveken, csatornákon stb. keresztül történő mozgásával szemben, viszkozitásuk miatt (lásd HIDRODINAMIKUS ELLENÁLLÁS). Fizikai enciklopédikus szótár. M.: Szovjet enciklopédia. Főszerkesztő A. M. Prohorov. 1983... Fizikai enciklopédia
Ugyanaz, mint a hidrodinamikai ellenállás, de a kifejezést általában a hidraulikában használják... Nagy enciklopédikus szótár
A forgó folyadékokat általában nem kezelik, kivéve egy kis méretkísérletet, ezért tartsa szem előtt az egyensúlyi felületet. Ahol a forgástengelytől való távolságot és a folyadék értékhez viszonyított mélységét jelzi. A forgatás hidrodinamikai nyomást is hoz létre, amit figyelembe kell venni a nyomásgradiens meghatározásához.
A tényleges folyadékok azok, ahol a viszkozitási együttható nem nulla: ez a természetben mindig megtörténik, bár a víz ideálisnak tekinthető. A viszkozitás gyakorlati alkalmazása akkor következik be, amikor egy folyadék kör alakú csőbe áramlik. Az áramlás lamináris marad annak ellenére, hogy a folyadékrétegek lényegében hengeresek és eltérő sugarúak.
hidraulikus ellenállás- 3.16. hidraulikus ellenállás: Nyomásveszteség a kazánban, a bemeneti és kimeneti csövek nyomáskülönbségeként mérve a névleges fűtési teljesítménynek megfelelő térfogatáram mellett [EN 303 1]. Forrás … A normatív és műszaki dokumentáció kifejezéseinek szótár-referenciája
Fontos következmény, hogy a különböző rétegek nem egyforma sebességgel mozognak: a maximális érték megegyezik a cső tengelyével, a minimális érték pedig, amit jó közelítéssel feltételezünk, a cső falainál nulla. Ezekkel a feltételezésekkel könnyen meghatározható a folyadék sebessége a cső tengelyétől való távolság függvényében.
Ahol jelzi a nyomásesést, a csatorna hosszát, a henger sugarát és a henger tengelyétől való távolságot. Az egyes vékony hengeres rétegek mentén folyó áramlást figyelembe véve könnyen megállapítható, hogy a teljes tömegáram érvényes. A hangerőt pedig könnyebben meghatározhatja a híres Poiseuille-törvény segítségével.
Ugyanaz, mint a hidrodinamikai ellenállás, de a kifejezést általában a hidraulikában használják. * * * HIDRAULIKAI ELLENÁLLÁS A HIDRAULIKAI ELLENÁLLÁS megegyezik a hidrodinamikai ellenállással (lásd: HIDRAULIKAI ELLENÁLLÁS), de a kifejezés... ... enciklopédikus szótár
hidraulikus ellenállás- hidraulinis pasipriešinimas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. áramlási ellenállás; hidraulikus ellenállás vok. Strömungswiderstand, m rus. hidraulikus ellenállás, m; áramlási ellenállás, n pranc. résistance hydraulique, f … Fizikos terminų žodynas
A valódi folyadékok érdekes jellemzője a turbulens rendszer. Főleg a részecskék szabálytalan mozgásából áll, amelyet általában akadállyal való ütközés okoz. Különböző számításokkal el lehet jutni egy képlethez, amivel megtudhatjuk, hogy milyen értékkel válik turbulenssé az üzemmód.
Egy bizonyos érték után a rezsim turbulenssé válik. Érdekes módon a hengeres csövek esetében ez a szám többé-kevésbé rögzített marad. Érdekes, de szokatlan a Darcy-Weisbach-törvény szerint az egységnyi energia per egységnyi folyadék tömege egyetlen csővezetékben lévő folyadékáramban.
Ellenállás a folyadékok (és gázok) csöveken, csatornákon stb. keresztül történő mozgásával szemben, viszkozitásuk miatt. További részletekért lásd: Hidrodinamikai ellenállás... Nagy Szovjet Enciklopédia
Amikor folyadék mozog a csőben, további ellenállási erők lépnek fel a cső és a cső falai között, aminek következtében a cső felületével szomszédos folyadékrészecskék lelassulnak. Ez a fékezés a folyadék viszkozitása miatt a cső felületétől távolabb eső következő rétegekre is átadódik, és a részecskék mozgási sebessége a cső tengelyétől távolodva fokozatosan csökken.
A T ellenállási erők eredője a folyadék mozgásával ellentétes irányban és a mozgási iránnyal párhuzamos. Ezek a hidraulikus súrlódási erők (hidraulikus súrlódási ellenállás).
Ahol a folyadékállandót jelöli, ami nincs összefüggésben a Reynolds-számmal, mivel van. Végül egy hengeres csővezetékben, turbulens körülmények között egységnyi hosszonkénti nyomásesést vezethetünk be; ezt a törvény fejezi ki. Hol van az állandó ellenállási együttható.
A folyadékba kerülő test meglehetősen sajátos mozgással mozog: először egyenletesen, majd egyenletesen gyorsul. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a húzóerő arányos a sebességgel, és a rövid eléri azt az erőt, amely hajlamos ledobni a testet; általában a gömb mozgását viszkózus folyadékban elemzik; az ellenállási erőt Stokes törvénye határozza meg.
A súrlódási ellenállás leküzdéséhez és a folyadék egyenletes előremozgásának fenntartásához szükséges, hogy a folyadékra a mozgás irányába irányított és az ellenállási erővel egyenlő erő hatjon, azaz energiát kell elkölteni. Az ellenállási erők leküzdéséhez szükséges energiát vagy nyomást elpazarolt energiának vagy elpazarolt nyomásnak nevezzük.
A súrlódási ellenállás leküzdésére fordított nyomásveszteségeket ún súrlódási fejvesztés vagy fejveszteség az áramlási hossz mentén (lineáris fejvesztés)és általában h tr-nek jelölik.
Az ilyen ellenállási erőnek kitett testnek, amint fentebb jeleztük, a képlet által meghatározott maximális sebessége lesz. Ahol a gömb sugarát jelzi. Ez az utolsó bekezdés egy olyan témának szól, amelyet gyakran alábecsülnek, de van nagyon fontos: Elgondolkozott már azon, hogy miért úsznak kis tárgyak a felszínen Arkhimédész célja nélkül?
A definícióból egyértelműen kitűnik, hogy a folyadék szabad felületének megváltoztatására irányuló munka folyik. Viszkozitás hiányában a folyadék felületén a nyomáskülönbség a Young-Laplace egyenlettel számítható ki. Egy sík felületnél a nyomáskülönbség nyilvánvalóan nem más, mint egy gömbfelületnél.
A súrlódás azonban nem az egyetlen lehetséges oka a fejvesztésnek. A keresztmetszet hirtelen változása is ellenáll a folyadék mozgásának (ún. alakellenállás)és energiaveszteséget okoz. Vannak más okok is, amelyek fejvesztést okoznak, például a folyadék mozgási irányának hirtelen megváltozása.
Nyomásveszteség, amelyet az áramlási határok konfigurációjának hirtelen megváltozása okoz (a formai ellenállás leküzdésére fordítottuk), az úgynevezett helyi nyomásveszteség ill nyomásveszteség a helyi ellenállás miattés h m-vel jelöljük.
A szabály azonban elkerüli az olyan szappanbuborékot, amelynek nyomáskülönbsége kétszerese a normál gömbfelülethez képest. Összefoglalva, a toroid felületén nyomáskülönbség van, amelyet a képlet segítségével lehet kiszámítani. Mindig a felületi feszültséggel kapcsolatban érdekes beszélni arról, hogy a folyadéknak mekkora magasságot kell felvennie egy kapilláriscsőben, ez a jelenség szabályozza.
Ahol a folyadék és a kapilláriscső érintkezési szögét jelzi, és csak akkor áll, ha a folyadék feloldja a falakat. Címkék: fluorosztatikus és folyadékdinamika - minden képlet folyadékokhoz - fizikai képletek folyadékokhoz. Hidraulikus fojtószelepek, áramlásszabályozók, áramlásszabályozó szelepek.
Így a folyadék mozgása során fellépő nyomásveszteségek a súrlódásból eredő nyomásveszteségből és a helyi ellenállásból eredő veszteségekből állnak, azaz:
h S = h tr + h m.
Nyomásveszteség a folyadék egyenletes mozgásával a csövekben
Keressünk egy általános kifejezést a súrlódásból eredő nyomásveszteségre a folyadék egyenletes mozgása során a csövekben, lamináris és turbulens rendszerekre egyaránt.
Sok alkalmazásban szükség van a hidraulikus működtetők sebességének megváltoztatására, ami az áramlási sebesség változtatásával történik. A fordulatszám szabályozási módszerek közé tartozik a változó szivattyúk alkalmazása. A megoldás alkalmas egyhajtású hidraulikus rendszerekhez, valamint több mechanizmusú rendszerekhez is, amelyek közül egyszerre csak egy működik. A legtöbb alkalmazásban azonban a hidraulikus rendszerek több működtetővel rendelkeznek, amelyek közül néhány egyidejűleg működik. Ezekben az esetekben áramlásszabályozó szelepeket használnak a sebesség szabályozására.
Egyenletes mozgás esetén az átlagsebesség értéke és a sebességek keresztmetszeti eloszlása változatlan marad a csővezeték teljes hosszában. Ezért az egyenletes mozgás csak az állandó S keresztmetszetű csövekben lehetséges, mert ellenkező esetben az átlagsebesség az egyenletnek megfelelően változik:
v= Q/S = állandó.
Az egyenletes mozgás egyenes vagy nagyon nagy R görbületi sugarú csövekben történik (egyenes mozdulat), mivel ellenkező esetben az átlagsebesség iránya változhat.
Ezen túlmenően a folyadéksebesség természetének szabad keresztmetszet feletti változatlanságának feltétele a következő formában írható fel: α
= const, hol α
– Coriolis együttható. Az utolsó feltétel csak akkor teljesíthető, ha a vizsgált áramlási szakasz kellően távol van a csőbemenettől.
Ismeretes, hogy elvileg az áramlási sebesség többféleképpen változtatható, beleértve a járat megváltoztatását, a nyomáskülönbség változtatását a hidraulikus ellenállásban vagy az áramlás felosztását. Ennek megfelelően többféle átfolyószelepet fejlesztettek ki, amelyek közül a legelterjedtebbeket tárgyaljuk a cikkben. Az áramlási szelepek előnyei: egyszerű szerkezet, megbízható működés, jó dinamikus stabilitás és nagy szabályozási pontosság. A legjelentősebb hátrány a működésükkel járó viszonylag nagy energiaveszteség.
Ha egy egyenletesen folyó folyadékkal rendelkező csőszakaszon két tetszőleges szakaszt választunk ki 1 És 2 , akkor a folyadék e szakaszok közötti mozgatásakor a nyomásveszteség leírható a Bernoulli-egyenlettel:
z 1 + p 1 /γ = z 2 + p 2 /γ +h tr,
Ahol:
z 1 és z 2 – a megfelelő szakaszok középpontjai közötti magasságkülönbség;
p 1 és p 2 – folyadéknyomás a megfelelő szakaszokban;
γ – a folyadék fajlagos sűrűsége, γ = gρ;
h tr – az elvesztett energia mennyisége (súrlódási veszteségek).
A hidraulikus fojtószelepek olyan eszközök, amelyek megváltoztatják az áthaladást és ezáltal a hidraulikus ellenállást egy adott csővezetékben vagy horonyban hidraulikus rendszer. Ezek a hidraulikus hajtások legalapvetőbb sebességszabályozó eszközei. A hidraulikus fojtószelepek a legtöbb hidraulikus vezérlőberendezés alapvető tervezési elemei is. A fojtószelepek két fő csoportra oszthatók - állandó és állítható. Az állandó fojtók keverékek formájában készülnek. Ahogy a nevük is mutatja, kisebb átmérőjű lyukakkal, hosszú kis átmérőjű furatokkal, kapilláris csövekkel, csavarcsatornákkal stb. Változó fojtószelep esetén a fojtószelep-csatorna áthaladása vagy hossza megváltozik.
Ebből a képletből fejezzük ki a h tr elvesztett energia mennyiségét:
h tr = (z 1 + p 1 /γ) - (z 2 + p 2 /γ).
Ezt a kifejezést a folyadék csővezetékben történő egyenletes mozgásának egyenletének nevezik. Ha a cső vízszintesen helyezkedik el, azaz nincs magasságkülönbség a szakaszai között, akkor az egyenlet egyszerűsített formát ölt:
h tr = p 1 /γ - p 2 /γ = (p 1 - p 2)/γ.
A nyílás vagy a börtön típusa szerint osztályozzák őket. Ezen kritérium alapján a következő típusú fojtószelepek léteznek, beleértve: tű, dugattyú, lemez, csavar, horony, horony stb. a redőny mozgásának megfelelően - párhuzamos mozgással és forgással.
Lineáris és nemlineáris fojtótekercsek. A fojtószelepek másik besorolása a fojtószelep áramlásának természetétől és az ebből eredő hidraulikus veszteségektől függ. Lineáris fojtószelepeknél a nyomásveszteséget elsősorban a viszkozitás határozza meg, pl. hidraulikus súrlódás hosszú csatornákon való áthaladáskor. A nyomásveszteség az áramlás lineáris függvénye. Az áramlás lamináris, ezért ezeket a fojtókat laminárisnak is nevezik. Az ilyen típusú fojtószelepek hátránya, hogy a viszkozitás és ezáltal a hidraulikus ellenállás nagymértékben függ a munkaközeg hőmérsékletétől.
Darcy-Weisbach formula az egyenletes folyadékmozgásért a csövekben
A folyadék egyenletes mozgása esetén a csövekben a súrlódásból adódó nyomásveszteséget a h l hosszon a határozza meg Darcy-Weisbach képlet, amely kerek csövekre érvényes, turbulens és lamináris körülmények között is. 
Ez a képlet megállapítja az összefüggést a h l nyomásveszteség, a d csőátmérő és az átlagos folyadékáramlási sebesség között v:
A nemlineáris fojtótekercseknél a nyomásveszteségeket elsősorban az áramlási deformáció és az örvényképződés határozza meg, amelyek a viszkozitástól, azaz a hőmérséklettől függően viszonylag alacsonyak. A viszkózus súrlódás enyhe vesztesége esetén a nyomásesés csak az áramlás négyzetétől függ. Az ilyen fojtókat négyzetesnek vagy turbulensnek nevezik. Jellemzőik gyakorlatilag függetlenek a folyadék hőmérsékletétől. A kialakításuk gyakran tartalmaz egy párhuzamos visszacsapó szelepet az ellenkező irányú áramláshoz fojtás nélkül.
Ez az úgynevezett visszacsapó szelep fojtószelep. Egy visszacsapó szeleppel ellátott fojtószelepet is gyártanak és csatlakoztatnak. Egyszerre két csatornában szabályozhatják az áramlást, és két szimmetrikusan elhelyezkedő fojtószelepet képviselnek egy visszacsapó szeleppel egy közös házban. ábrán. 1 - a visszacsapó szelep fojtószelepének modern kialakítása. A példa egy olyan hidraulikus szelepre jellemző, amelyet közvetlenül a csővezetékre kívánnak felszerelni. A fojtási folyamat során az 5 szelepet nyomás és egy rugó összenyomja az üléshez.
h l = λ v 2/2 gd,
Ahol:
λ – hidraulikus súrlódási együttható (dimenzió nélküli érték);
g – szabadesés gyorsulás.
Tetszőleges keresztmetszetű csövek esetében a Darcy-Weisbach képlet a cső keresztmetszetének a kör keresztmetszethez viszonyított csökkentett vagy azzal egyenértékű átmérőjét használja.
Egyes esetekben a képletet is használják
h l = v 2 l/C 2 R,
Ahol:
v– átlagos áramlási sebesség egy csőben vagy csatornában;
l a cső vagy csatornaszakasz hossza;
R – a folyadékáramlás hidraulikus sugara;
VAL VEL - Chezy együttható, a λ hidraulikus súrlódási együtthatóhoz a következő függéssel társítva: C = √(8g/λ) vagy λ = 8g/C2. A Chezy-együttható mérete m 1/2 /s.
A hidraulikus súrlódási együttható meghatározásához különféle folyadékmozgási módokban és körülmények között használja a különböző módokonés empirikus függőségek, különösen, grafikus I. I. Nikuradze, P. Blasius képletei, F. A. Sheveleva (Mert sima csövek) és B.L. Shifrinson (durva csövekhez). Mindezek a módszerek és függőségek a Reynolds Re-kritériumon alapulnak, és figyelembe veszik a csőfelület állapotát.
Nyomásveszteség a helyi ellenállások miatt
Mint fentebb említettük, a helyi nyomásveszteségeket a csővezeték-hálózatok szerelvényei, szerelvényei és egyéb berendezései által keltett helyi ellenállás leküzdése, valamint a folyadékáramlás irányának megváltoztatása okozza. (csőhajlítások, könyökök stb.).
A helyi ellenállás változást okoz a folyadék sebességének nagyságában vagy irányában a csővezeték egyes szakaszaiban, ami további nyomásveszteség megjelenésével jár.
A csővezeték mozgása helyi ellenállás jelenlétében egyenetlen.
Nyomásveszteség a helyi ellenállásban h m (helyi fejvesztés) kiszámítja Weisbach képlete szerint:
h m = ξ v 2/2g
Ahol:
v– átlagos sebesség a helyi ellenállás mögötti szakaszon;
ξ – a helyi ellenállás dimenzió nélküli együtthatója, referenciatáblázatok vagy megállapított függőségek segítségével minden helyi ellenállástípusra meghatározva.
Fejvesztés a csővezeték hirtelen kitágulása esetén megtalálja Borda képlete szerint:
h v.r. = ( v 1 – v 2) 2 \2g = ξ vn.r.1 v 1 2 /2g = ξ int.r.2 v 2 2 / 2 g,
Ahol v 1 és v 2 – átlagos áramlási sebességek a tágulás előtt és után.
A csővezeték hirtelen szűkülete esetén a helyi ellenállási együtthatót a következő képlet határozza meg:
h vn.s. = (1/ε - 1) 2,
ahol ε a sugár kompressziós együtthatója, amelyet a keskeny csővezetékben lévő összenyomott sugár keresztmetszeti területének és a keskeny cső keresztmetszeti területének arányaként határoznak meg. Ez az együttható az n = S 2 /S 1 folyam tömörítési fokától függ, és megtalálható A. D. Altshul képlete szerint: ε = 0,57 + 0,043/(1,1 - n) .
Az ε együttható értéke a csővezetékek kiszámításakor referenciatáblázatokból származik.
Amikor a cső élesen elfordul kerek keresztmetszet szögben α az ellenállási együttható a következő képlettel kereshető meg:
ξ α = ξ 90˚ (1 – cos α),
Ahol:
ξ 90˚ - az ellenállási együttható értéke 90˚-os szög esetén, amelyet a pontos számításokhoz a referenciatáblázatokból vettünk, közelítő számításokhoz pedig ξ 90˚ = 1-nek.
Hasonló módszereket használnak az ellenállási együtthatók kiválasztására vagy kiszámítására más típusú helyi ellenállásokhoz - a csővezeték éles vagy fokozatos szűkítése (tágulása), fordulatok, csőbemenetek és -kimenetek, membránok, elzáró eszközök, hegesztési varratok stb.
A fenti képletek nagy Reynolds-számú turbulens folyadékmozgásra alkalmazhatók, amikor a folyadék viszkozitásának hatása elhanyagolható.
Amikor egy folyadék alacsony Reynolds-számmal mozog (lamináris mód) a lokális ellenállások nagysága alig függ attól geometriai jellemzők ellenállás és áramlási sebesség, értéküket jobban befolyásolja a Reynolds-szám értéke.
Ilyen esetekben a helyi ellenállási együtthatók kiszámítására alkalmazható A. D. Altshul képlete:
ξ = A/Re + ξ eq,
Ahol:
A – kötetlen csővezeték szakasz;
ξ eq – a helyi ellenállási együttható értékei a másodfokú tartományban;
Re - Reynolds szám.
Az A paraméter és néhány helyi ellenállás értékei referenciatáblázatokban vannak megadva, és a folyadékok lamináris üzemmódban történő mozgatására szolgáló csővezetékek gyakorlati számításaiban használatosak.
