Pierderea hidraulică sau rezistența la curgere - pierderea irecuperabilă a energiei specifice (tranziția la căldură) la locurile de sisteme hidraulice (sisteme hidraulice de antrenare conducte alt echipament hidraulic ..) Datorită prezenței de frecare vâscoasă [1] [2]. Deși pierderea energiei totale este în esență pozitivă, diferența dintre energiile totale la capetele secțiunii de curgere poate fi negativă (de exemplu, cu un efect de ejecție).
Pierderile hidraulice sunt de obicei împărțite în două tipuri:
- pierderile la frecare de-a lungul lungimii - apar cu un flux uniform, în formă pură - în țevi drepte cu secțiune transversală constantă, sunt proporționale cu lungimea țevii;
- pierderile hidraulice locale - datorită așa-numitei. rezistența hidraulică locală - modificări în forma și mărimea canalului, deformarea debitului. Un exemplu de pierderi locale poate fi: expansiunea bruscă a țevii, îngustarea bruscă a țevii, rotirea, supapa etc.
Pierderile hidraulice sunt exprimate fie în pierderi de presiune în unități liniare ale coloanei medii, fie în unități de presiune: unde este densitatea mediului, g este accelerația datorată gravitației.
Coeficient de pierdere
În multe cazuri, se poate presupune aproximativ că pierderile de energie în timpul fluxului de lichid [3] prin elementul sistemului hidraulic sunt proporționale cu pătratul vitezei fluidului [2]. Din acest motiv, este convenabil să se caracterizeze rezistența printr-o cantitate dimensională ζ [4]. care se numește factorul de pierdere sau coeficientul de rezistență locală și este astfel de
Adică, presupunând că viteza w este aceeași pe întreaga secțiune de debit, ζ = Δp / ehtorm. unde e = ρw2 / 2 este energia de decelerare pe volum de debit unitar față de canal. De fapt, în flux, viteza fluidului nu este uniformă, în literatura de referință, viteza medie w = Q / F este adoptată în aceste formule. unde Q este debitul de volum, F este aria secțiunii transversale pentru care se calculează viteza [1]. Astfel, energia medie a frânării pe tur este, de obicei, oarecum mai mare decât ρw2 / 2, a se vedea pătratul mediu.
Pentru pierderile liniare, coeficientul pierderii de fricțiune de-a lungul lungimii (și coeficientul Darcy) λ, care apare în formula Darcy-Weisbach [2]
,
unde L este lungimea elementului, d este dimensiunea caracteristică a secțiunii (pentru tuburile rotunde acest este diametrul). În caz contrar, în unități de presiune
;
Astfel, pentru un element liniar cu lungimea relativă L / d, coeficientul de rezistență la frecare este ζtr = λL / d.
Influența regimului de debit în țevi asupra pierderilor hidraulice
Acest articol nu are ilustrația necesară (grafică).
Deoarece regimul de curgere turbulentă consumă energia fluxului pentru a depăși viscozitatea sub vibrații turbulente, pierderile hidraulice în timpul fluxului laminar sunt mult mai mici decât în fluxul turbulent. De exemplu, în cazul în care alimentarea cu apă și încălzire la lichide viteze existente ar fi posibil să se mențină un regim de curgere laminară, presiunea pompei poate fi redusă cu 5-10 ori [sursa care nu este specificat 183 zile]. Modificări ale regimului de curgere de la laminar la turbulente determină o creștere bruscă a rezistenței (la anumite viteze, adică într-un interval de numere Reynolds. Flux laminar este instabil, dar în anumite circumstanțe, pot exista). În același timp, coeficientul de rezistență hidraulică în regimul laminar este de obicei mai mare decât în modul turbulent, deoarece regimurile laminare sunt caracterizate de viteze mai mici. În modul laminar, rezistența este aproximativ liniar dependentă de viteză (respectiv, coeficientul scade aproximativ liniar, de exemplu, în tuburile rotunde). Când o curgere turbulentă în tuburi hidraulic netede (cu rugozitate mai mică și Re mică) dependență are o natură diferită (pentru tuburi rotunde) și practic toate cazurile de mai sus este în conformitate cu un regim laminar; la un număr mare Reynolds sub influența complexului λ rugozitate diagramă suferă o îndoire, și pornind de la o anumită valoare critică la Re> Rekr (zona self) λ depinde de rugozitatea.
Înțelesul în tehnologie
Depășirea pierderilor hidraulice în diferite sisteme tehnice consumă munca unor dispozitive, cum ar fi pompele. suflante.
Pentru a reduce pierderile hidraulice modele gidroborudovaniya recomandate evită utilizarea componentelor care contribuie la o schimbare bruscă în direcția de curgere -. De exemplu, înlocuind expansiune treptată bruscă țeavă de expansiune (difuzor) pentru a da organismelor care se deplasează în fluide, agreabila etc. Chiar și tuburile complet netede sunt pierderi hidraulice [2]; regimului laminar mic rugozitatea le afectează, dar în condiții normale, în creșterea turbulent de artă provoacă, de obicei, o creștere a rezistenței hidrodinamice.
Uneori, dimpotrivă, este necesară introducerea unei rezistențe hidraulice în flux. În acest scop, se utilizează șaibe de accelerație. Unități de reducere, supape de comandă. Prin măsurarea presiunii pe un element, graficul coeficientului de rezistență al cărui coeficient este cunoscut, se poate cunoaște viteza de curgere în unele tipuri de debitometre comune.