гідравлічний опір
У трубопроводах ( a. hydraulic resistance; н. hydraulischer Widerstand; ф. resistance hydraulique; і. perdida de presion por rozamiento) - опір руху рідин (і газів), який чиниться трубопроводом. Г. с. на ділянці трубопроводу оцінюється величиною "втраченого" тиску Δp, що представляє собою ту частину питомої енергії потоку, к-раю необоротно витрачається на роботу сил опору. При сталому перебігу рідини (газу) в трубопроводі круглого перетину Δp (н / м 2) визначається за формулою
Принцип Архімеда. Тіло, повністю або частково занурене в рідину, висувається вгору силою форми, рівній вазі рідини, що переміщується тілом. Відповідно до цього принципу тіло отримує поштовх вгору з модулем, рівним вазі зміщеною маси рідини. Корисним додатком є \u200b\u200bте, коли ви хочете знайти, скільки обсягу тіла занурено, коли воно знаходиться в статичному рівновазі: просто порівняйте силу Архімеда і силу ваги.
Якщо тіло має силу Архімеда вище своєї вагової сили, тіло почне знову з'являтися; інакше він потоне. Перш ніж перейти до динаміки рідини, необхідно визначити внутрішнє тертя рідини, щоб відокремити ідеальні рідини від реальних рідин, тому що поведінка, яка їх характеризує, зовсім інше.
Де λ - коеф. гідравлічні. опору трубопроводу; u - пор. по перетину швидкість потоку, м / с; D - внутр. діаметр трубопроводу, м; L - довжина трубопроводу, м; ρ - рідини, кг / м 3.
Місцеві Г. с. оцінюються за формулою 
де ξ - коеф. місцевого опору.
В процесі експлуатації магістральних трубопроводів Г. с. зростає внаслідок парафіну (нафтопроводи), скупчень води, конденсату або утворення гідратів вуглеводневих газів (газопроводи). Для зниження Г. с. виробляють периодич. очистку внутр. порожнини трубопроводів спец. скребками або роздільниками. Див. також Гідравлічний транспорт. В. А. Юфін.
Де він представляє коефіцієнт в'язкості, який відносно ідеальних рідин завжди дорівнює нулю і може також приймати дуже великі значення в реальних. Друга умова, типове для реальних рідин, досягається, як тільки швидкість ковзання досягає більш високого або меншого значення. Для рідини зміни маси маси настільки незначні, що її можна вважати незрозумілою, навіть якщо вона не є ідеальною рідиною. В'язкість, яка може бути застосована до тертя твердого тіла, має тенденцію перетворювати кінетичну енергію у внутрішню енергію. Рідина може бути обертальної або зміщеною.
- Режим течії може бути стаціонарним або турбулентним.
- Рідина може бути сжимаемой або незрозумілою.
- Рідина може бути вузький або не в'язка.
Гірнича енциклопедія. - М .: Радянська енциклопедія. Під редакцією Е. А. Козловського. 1984-1991 .
Дивитися що таке "Гідравлічний опір" в інших словниках:
гідравлічний опір - Опір руху рідини, що приводить до втрати механічної енергії потоку. [ГОСТ 15528 86] гідравлічний опір Опір, що з'являється в рідині, що рухається за рахунок дії сил зовнішнього або внутрішнього тертя, і що виявляється ... Довідник технічного перекладача
Де він визначає поверхню рідини, прийняту до уваги. Цей розмір тільки що визначено, він також може бути виражений в масі шляхом множення першого на масовий обсяг. Найбільш важливою властивістю потоку є те, що він є інваріантом руху ідеальної рідини: беручи будь-які дві точки в каналі, потік завжди залишається незмінним!
Для тисків існує певний закон, який регулює збереження в каналі, пройдений ідеальною рідиною: закон Бернуллі. Він каже нам, що сума трьох тисків зберігається, беручи будь-які дві точки каналу. Обертається маса рідини має тенденцію приймати увігнуту форму з мінімальною точкою точки, відповідної точці вільної поверхні на осі обертання.
Опір руху рідин (і газів) по трубах, каналах і т. Д .. обумовлене їх в'язкістю. (Див. Гідродинамічного опору). Фізичний енциклопедичний словник. М .: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. Тисячу дев'ятсот вісімдесят три ... фізична енциклопедія
Те ж, що гідродинамічний опір, але термін зазвичай вживається в гідравліки ... Великий Енциклопедичний словник
Обертові рідини, як правило, не обробляються, за винятком невеликого експерименту за розміром, тому просто майте на увазі Рівноважну поверхню. Де він вказує відстань від осі обертання і глибину рідини щодо значення. Обертання також створює гідродинамічний тиск, яке необхідно враховувати, щоб можна було визначити градієнт тиску.
Фактичні рідини - це ті рідини, де коефіцієнт в'язкості не дорівнює нулю: це завжди відбувається в природі, хоча воду можна розглядати з хорошою аппроксимацией як ідеали. Практичне застосування в'язкості відбувається, коли рідина тече в трубку круглого перетину. Потік залишається ламінарним, незважаючи на те, що текучі шари є по суті циліндричними і мають різний радіус.
гідравлічний опір - 3.16. гідравлічний опір: Втрати тиску в котлі, виміряні як різниця тисків в подавальному та зворотному патрубках при об'ємній витраті, що відповідає номінальній теплопродуктивності [ЕН 303 1]. Джерело ... Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
Важливим наслідком є \u200b\u200bте, що різні шари не рухаються з однаковою швидкістю: максимальне значення дорівнює осі труби, а мінімальне значення, яке ми передбачаємо з хорошим наближенням, дорівнює нулю на стінках труба. З цими припущеннями легко знайти швидкість, яку рідину приймає як функцію відстані від осі труби.
Де він вказує падіння тиску, довжину каналу, радіус циліндра і відстань від осі циліндра. Розглядаючи потік уздовж кожного з тонких циліндричних шарів, легко знайти, що загальний масова витрата дійсний. І легше можна визначити обсяг через знаменитий Закон Пуазейля.
Те ж, що гідродинамічний опір, але термін зазвичай вживається в гідравліки. * * * ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОПІР ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОПІР, то ж, що гідродинамічний опір (див. Гідродинамічного опору), але термін ... ... енциклопедичний словник
гідравлічний опір - hidraulinis pasipriešinimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. flow resistance; hydraulic resistance vok. Strömungswiderstand, m rus. гідравлічний опір, m; опір потоку, n pranc. résistance hydraulique, f ... Fizikos terminų žodynas
Цікавою особливістю реальних рідин є турбулентний режим. Він складається в основному з нерегулярного руху частинок, обумовленого в загальному випадку зіткненням з перешкодою. Через різні розрахунки ми можемо досягти формули, по якій ми зможемо визначити, яке значення, режим стає турбулентним.
Після деякого значення режим стає турбулентним. Цікаво, що для циліндричних труб це число залишається більш-менш фіксованим. Цікавим, але незвичайним, є енергія розсіювання енергії на одиницю енергії на одиницю маси рідини в єдиному потоці текучого середовища в трубопроводі, наведеному законом Дарсі-Вейсбаха.
Опір руху рідин (і газів) по трубах, каналах і т.д., обумовлене їх в'язкістю. Детальніше див. Гідродинамічний опір ... Велика Радянська Енциклопедія
При русі рідини в трубі між нею і стінками труби виникають додаткові сили опорі, в результаті чого частинки рідини, що прилягають до поверхні труби, гальмуються. Це гальмування завдяки в'язкості рідини передається наступним верствам, віддаленим далі від поверхні труби, причому швидкість руху частинок в міру віддалення їх від осі труби поступово зменшується.
Рівнодіюча сил опору Т спрямована в бік, протилежний руху рідини, і паралельна напрямку руху. Це і є сили гідравлічного тертя (Опору гідравлічного тертя).
Де він вказує постійну рідини, яка не пов'язана з числом Рейнольдса, оскільки вона має. Нарешті, ми можемо ввести падіння тиску на одиницю довжини в циліндричний трубопровід в турбулентних умовах; це виражається законом. Де - постійний коефіцієнт опору.
Тіло, що потрапляє в рідину, рухається з досить конкретним рухом: спочатку рівномірно прискорюється, а потім рівномірно. Це пов'язано з тим, що сила опору пропорційна швидкості і коротко досягає сили, яка прагне скинути тіло; в загальному, рух сфери аналізується в в'язкої рідини; сила опору визначається Законом Стокса.
Для подолання опору тертя і підтримки рівномірного поступального руху рідини необхідно, щоб на рідину діяла сила, спрямована в бік її руху і дорівнює силі опору, т. Е. Необхідно витрачати енергію. Енергію або натиск, необхідний для подолання сил опору, називають втраченої енергією або втраченим напором.
Втрати напору, що витрачаються на подолання опору тертя, звуться втрат напору на тертя або втрат напору по довжині потоку (Лінійні втрати напору) і позначаються зазвичай h тр.
Тіло, піддане такій силі опору, матиме, як зазначено вище, граничну швидкість, яка визначається формулою. Де він вказує радіус сфери. Цей останній абзац присвячений темі, яка часто недооцінюється, але має велике значення: ви коли-небудь замислювалися про те, чому маленькі об'єкти плавають на поверхні без мети Архімеда?
З визначення ясно, що робота зі зміни вільної поверхні рідини. За відсутності в'язкості можна розрахувати різницю тисків через поверхню рідини рівнянням Юнга-Лапласа. Для плоскої поверхні різниця тисків явно нічого, а для сферичної поверхні.
Однак тертя є не єдиною можливою причиною, що викликає втрати напору. Різка зміна перетину також чинить опір руху рідини (Так зване опір форми) і викликає втрати енергії. Існують і інші причини, що викликають втрати напору, наприклад раптова зміна напрямку руху рідини.
Втрати напору, що викликаються різкою зміною конфігурації кордонів потоку (Що витрачаються на подолання опору форми), Називають місцевими втратами напору або втратами напору на місцеві опори і позначаються через h м.
Однак правило уникає бульбашки мила, яке має подвійну різницю тисків по відношенню до нормального сферичної поверхні. На закінчення, поверхня тороида має різницю тисків, яка може бути обчислена за формулою. Завжди пов'язаний з поверхневий натяг, цікаво говорити про висоту, яку рідина повинна приймати в капілярної трубці, закон, який регулює це явище.
Де він вказує кут контакту між рідиною і капілярної трубкою, і варто тільки, якщо рідина розчиняє стінки. Теги: флюоростатіческая і рідинна динаміка - все формули по рідинах - формули фізики по рідинах. Гідравлічні дроселі, регулятори витрати, клапани регулювання витрати.
Таким чином, втрати напору при русі рідини складаються з втрат напору на тертя і втрат на місцеві опори, т. Е .:
h S \u003d h тр + h м.
Втрати напору при рівномірному русі рідини в трубах
Знайдемо загальний вираз для втрат напору на тертя при рівномірному русі рідини в трубах, справедливе як для ламінарного, так і для турбулентного режимів.
У багатьох застосуваннях необхідно міняти швидкість гідравлічних приводів, що робиться шляхом зміни швидкості потоку на них. Серед методів контролю швидкості - використання регульованих насосів. Рішення підходить для гідравлічних систем з одним приводом, а також для систем з декількома механізмами, з яких тільки один працює в будь-який момент часу. Однак в більшості застосувань гідравлічні системи мають кілька приводів, деякі з яких працюють одночасно. У цих випадках для контролю швидкості використовуються клапани регулювання витрати.
При рівномірному русі величина середньої швидкості і розподіл швидкостей по перетину залишаються незмінними по всій довжині трубопроводу. Тому рівномірний рух можливий лише в трубах постійного перерізу S, так як в противному випадку буде змінюватися середня швидкість відповідно до рівняння:
v \u003d Q / S \u003d const.
Рівномірний рух має місце в прямих трубах або в трубах з дуже великим радіусом кривизни R (Прямолінійний рух), Так як в противному випадку середня швидкість може змінюватися у напрямку.
Крім того, умова незмінності характеру швидкостей рідини по живому перерізу можна записати у вигляді α
\u003d Const, де α
– коефіцієнт Коріоліса. Остання умова може бути дотримано лише при достатньому видаленні розглянутого ділянки потоку від входу в трубу.
Відомо, що в принципі швидкість потоку може варіюватися різними способами, в тому числі шляхом зміни проходу, зміни диференціального тиску в гідравлічному опорі або шляхом ділення потоку. Відповідно, було розроблено кілька типів проточних клапанів, найбільш поширені з яких обговорюються в статті. Переваги клапанів потоку: елементарна конструкція, надійна робота, гарна динамічна стабільність і висока точність регулювання. Найістотнішим недоліком є \u200b\u200bвідносно висока втрата енергії, що супроводжує їх роботу.
Якщо виділити на ділянці труби з рівномірно поточної рідиною два довільних перетину 1 і 2 , То втрати напору при переміщенні рідини між цими перетинами можна описати за допомогою рівняння Бернуллі:
z 1 + p 1 / γ \u003d z 2 + p 2 / γ + h тр,
де:
z 1 і z 2 - перепад висот між центрами відповідних перетинів;
p 1 і p 2 - тиск рідини у відповідних перетинах;
γ - питома щільність рідини, γ \u003d gρ;
h тр - величина втраченої енергії (втрати на тертя).
Гідравлічні дроселі - це пристрої, які змінюють прохід і, отже, гідравлічний опір в конкретному трубопроводі або канавці гідравлічної системи. Вони є самими основними пристроями контролю швидкості для гідравлічних приводів. Гідравлічні дроселі також є основним елементом конструкції більшості гідравлічних пристроїв управління. Дроселі діляться на дві основні групи - постійні і регульовані. Перманентні дроселі виконані у вигляді сумішей. Як видно з їхніх назв, вони мають отвори меншого діаметра, довгі отвори з малим діаметром, капілярні трубки, гвинтові канали і т.д. з регульованим дроселем змінюється прохід або довжина каналу дросельної заслінки.
З цієї формули висловимо величину втраченої енергії h тр:
h тр \u003d (z 1 + p 1 / γ) - (z 2 + p 2 / γ).
Цей вислів називають рівнянням рівномірного руху рідини в трубопроводі. Якщо труба розташована горизонтально, т. Е. Перепад висот між її перетинами відсутня, то рівняння прийме спрощений вид:
h тр \u003d p 1 / γ - p 2 / γ \u003d (p 1 - p 2) / γ.
Вони підрозділяються в залежності від типу апертури або в'язниці. Виходячи з цього критерію, існують такі типи дроселів, включаючи: голку, плунжер, пластину, гвинт, паз, паз і т.д. відповідно до рухом затвора - з паралельним переміщенням і поворотом.
Лінійні і нелінійні дроселі. Інша оцінка дроселів залежить від характеру потоку дросельної заслінки і виникають гідравлічних втрат. В лінійних дроселях втрати тиску в основному визначаються в'язкістю, тобто гідравлічним тертям при проходженні через довгі канали. Втрати тиску є лінійною функцією витрати. Потік ламінарний, тому ці дроселі також називаються ламінарними. Недоліком такого типу дроселів є те, що в'язкість і, отже, гідравлічні опори сильно залежать від температури робочої рідини.
Формула Дарсі-Вейсбаха для рівномірного руху рідини в трубах
При рівномірному русі рідини в трубах втрати напору на тертя по довжині h л визначають за формулою Дарсі-Вейсбаха, Яка справедлива для круглих труб, як при турбулентному, так і при ламінарному режимі. 
Ця формула встановлює залежність між втратами напору h л, діаметром труби d і середньою швидкістю потоку рідини v:
У нелінійних дроселях втрати тиску в основному визначаються деформацією потоку і утворенням вихорів, відносно низькими в залежності від в'язкості, тобто температури. При незначній втраті в'язкого тертя падіння тиску залежить тільки від квадрата потоку. Такі дроселі називаються квадратичними або турбулентними. Їх характеристики практично не залежать від температури рідини. Дуже часто в їх конструкції вбудований паралельний зворотний клапан потоку в протилежному напрямку без дроселювання.
Це так званий дросель зі зворотнім клапаном. Також виготовлений і з'єднаний дросель зі зворотнім клапаном. Вони можуть керувати потоком одночасно в двох каналах і представляти два симетрично розташованих дросельних клапана зі зворотним клапаном в загальному корпусі. На рис. 1 - сучасна конструкція дроселя зворотного клапана. Приклад типовий для гідравлічного клапана, який призначений для установки безпосередньо на трубопроводі. В процесі дроселювання клапан 5 стискається тиском і пружиною до сідла.
h л \u003d λ v 2 / 2gd,
де:
λ - коефіцієнт гідравлічного тертя (величина безрозмірна);
g - прискорення вільного падіння.
Для труб довільного перетину у формулі Дарсі-Вейсбаха використовують поняття наведеного або еквівалентного діаметру перетину труби по відношенню до круглого перетину.
У деяких випадках використовують також формулу
h л \u003d v 2 l / C 2 R,
де:
v - середня швидкість потоку в трубі або каналі;
l - довжина ділянки труби або каналу;
R - гідравлічний радіус потоку рідини;
С - коефіцієнт Шезі, Пов'язаний з коефіцієнтом гідравлічного тертя λ залежністю: С \u003d √ (8g / λ) або λ \u003d 8g / С 2. Розмірність коефіцієнта Шезі - м 1/2 / с.
Для визначення коефіцієнта гідравлічного тертя при різних режимах і умовах руху рідини застосовують різні способи і емпіричні залежності, зокрема, графік І. І. Нікурадзе, формули П. Блазіуса, Ф. А. Шевельова (для гладких труб) і Б. Л. Шіфрінсона (Для шорсткуватих труб). Всі ці способи і залежно спираються на критерій Рейнольдса Re і враховують стан поверхні труб.
Втрати напору через місцевих опорів
Як вже зазначалося вище, місцеві втрати напору обумовлені подоланням місцевих опорів, створюваних фасонними частинами, арматурою та іншим обладнанням трубопровідних мереж, а також зміною напрямку потоку рідини (Вигини труб, коліна і т. П.).
Місцеві опору викликають зміна величини або напряму швидкості руху рідини на окремих ділянках трубопроводу, що пов'язано з появою додаткових втрат напору.
Рух в трубопроводі при наявності місцевих опорів є нерівномірним.
Втрати напору в місцевих опорах h м (Місцеві втрати напору) обчислюють за формулою Вейсбаха:
h м \u003d ξ v 2 / 2g,
де:
v - середня швидкість в перерізі, розташованому нижче за течією за місцевим опором;
ξ - безрозмірний коефіцієнт місцевого опору, який визначається для кожного виду місцевого опору за довідковими таблицями або встановленим залежностям.
втрати напору при раптовому розширенні трубопроводу знаходять за формулою Борда:
h вн.р. \u003d ( v 1 – v 2) 2 \\ 2g \u003d ξ вн.р.1 v 1 2 / 2g \u003d ξ вн.р.2 v 2 + 2 / 2g,
де v 1 і v 2 - середні швидкості течії до і після розширення.
При раптовому звуженні трубопроводу коефіцієнт місцевого опору визначається за формулою:
h вн.с. \u003d (1 / ε - 1) 2,
де ε - коефіцієнт стиснення струменя, який визначається, як відношення площі перетину стислій струменя у вузькому трубопроводі до площі перетину вузької труби. Цей коефіцієнт залежить від ступеня стиснення потоку n \u003d S 2 / S 1 і може бути знайдений за формулою А. Д. Альтшуля: Ε \u003d 0,57 + 0,043 / (1,1 - n).
Значення коефіцієнта ε при розрахунках трубопроводів беруть з довідкових таблиць.
При різкому повороті труби круглого поперечного перерізу на кут α коефіцієнт опору можна знайти за формулою:
ξ α \u003d ξ 90˚ (1 - cos α),
де:
ξ 90˚ - значення коефіцієнта опору для кута 90˚, яке для точних розрахунків приймається за довідковими таблицями, а для наближених розрахунків приймається рівним ξ 90˚ \u003d 1.
Аналогічними методами здійснюють підбір або розрахунок коефіцієнтів опору для інших видів місцевих опорів - різке або поступове звуження (розширення) трубопроводу, повороти, входи і виходи з труби, діафрагми, запірні пристрої, зварювальні шви і т.п.
Наведені вище формули застосовні для турбулентного режиму руху рідин з великими числами Рейнольдса, коли вплив в'язкості рідини незначно.
При русі рідини з малими числами Рейнольдса (Ламінарний режим) величина місцевих опорів мало залежить від геометричних характеристик опору і швидкості потоку, на їх величину більший вплив робить величина числа Рейнольдса.
У таких випадках для розрахунку коефіцієнтів місцевих опорів може бути застосована формула А. Д. Альтшуля:
ξ \u003d А / Re + ξ екв,
де:
А - необмежений перетин трубопроводу;
ξ екв - значення коефіцієнта місцевого опору в квадратичної області;
Re - число Рейнольдса.
Значення параметра А і деяких місцевих опорів наводяться в довідкових таблицях і використовуються при практичних розрахунках трубопроводів, призначених для руху рідин в ламінарному режимі.
