Основные теоретические положения.

В реальных потоках жидкости присутствуют силы вязкого трения. В результате слои жидкости трутся друг об друга в процессе движения. На это трение затрачивается часть энергии потока, по этой причине в процессе движения неизбежны потери энергии. Эта энергия, как и при любом трении, преобразуется в тепловую энергию. Из-за этих потерь энергия потока жидкости по длине потока, и в его направлении постоянно уменьшается, то есть напор потока H в направлении движения потока становится меньше. Если рассмотреть два соседних сечения потока 1-1 и 2-2, то потери гидродинамического напора h составят:

,

где H_1-1- напор в первом сечении потока жидкости,

H_2-2- напор во втором сечении потока,

h - потерянный напор - энергия, потерянная каждой единицей веса движущейся жидкости на преодоление сопротивлений на пути потока от сечения 1-1 до сечения 2-2.

С учётом потерь энергии уравнение Бернулли для потока реальной жидкости будет выглядеть

. (1)

Выделяют два вида потерь напора – потери на трение по длине трубопровода и местные потери.

Потери на трение по длине.

При течении реальных (вязких) жидкостей по трубам и каналам возникают потери напора, обусловленные внутренним трением. Эти потери пропорциональны длине участка русла, на котором они имеют место, и поэтому они называются потерями на трение по длине.

В общем случае величина потери на трение по длине определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:

, (2)

где u - средняя скорость потока, L – длина участка трубопровода, d – диаметр трубопровода, l - коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси).

Значение коэффициента l зависит от режима течения жидкости.

При ламинарном режиме течения l зависит только от числа Рейнольдса и может быть найден по формуле:

. (3)

При турбулентном режиме l в общем случае является функцией как числа Re, так и шероховатости поверхности трубопровода (эквивалентная высота выступов шероховатости D). Конкретный вид зависимости зависит от соотношения величин шероховатости и числа Re.