Hydraulický odpor - a jak budeme proudit?

S jakýmkoli pohybem dochází k energetickým ztrátám - alespoň to bude auto, alespoň letoun, dokonce kapalina v potrubí. Vždy se část energie vynakládá na překonání odporu vůči pohybu. Snížení hlavy kapaliny a je obvyklé stanovit, jaký je hydraulický odpor. Ve skutečnosti existují dva typy takové odolnosti - lokální a lineární. Místní je spojeno se ztrátami energie ve ventilech, ventilech, ohybech, prodloužení a zúžení potrubí.

Je třeba poznamenat, že zdroj ztrát je vždy viskozita kapaliny. Lokální ztráty nebo hydraulická odolnost, jehož výpočetní vzorec se vztahuje k parametrům ventilů, potrubí a ventilů, je určen speciální metodou. Lineární ztráty však velmi závisí na povaze toku kapaliny v potrubí.

Vyšetřování režimu proudění tekutin provedl Reynolds v roce 1883. V těchto studiích byl použit proud vody, do něhož byl přidán nátěr a povaha pohybu barvy a vody byla pozorována ve skleněné trubici. V tomto případě byl měřen tlak, rychlost a tlak kapaliny.

První pohyb byl pozorován při nízké rychlosti vody. V takovém případě se barva a voda vzájemně nesmějí a pohybují se po potrubí. Rychlost a tlak jsou konstantní v čase. Takový režim toku tekutiny se nazývá laminární.

Pokud se však rychlost pohybu zvýší, pak se při určité hodnotě změní obraz pohybu kapaliny. Tryskový nátěr se začne mísit kolem celého objemu trubky, viditelná je vírová forma a otáčení kapaliny. Naměřené hodnoty rychlosti a tlak kapaliny začnou pulsovat. Takový pohyb se nazývá turbulentní. Pokud se průtok sníží, obnoví se laminární průtok.

S laminárním prouděním hydraulická kapalina Odpor je minimální, když je turbulentní mnohem větší. Zde je třeba objasnit, že na stěně potrubí jsou ještě ztráty třením. Rychlost při laminárním toku je minimální na stěně trubky a je maximálně ve středu průtoku, ale proudění vody se pohybuje hladce po celé trubce. Při turbulentním pohybu výsledná turbulence vytváří překážky pohybu vody a dodatečné hydraulické odolnosti.

Existuje ještě jeden fenomén, který přispívá ke ztrátám. Říká se tomu kavitace. Kavitace je pozorována, když se v potrubí objevuje úzký profil. Pak se na takovém místě zvyšuje rychlost pohybu a podle toho Bernoulliho zákon, tlak se snižuje. Snížení tlaku vede k tomu, že oddělení plynů rozpuštěných v kapalině začíná a voda začíná vařit při aktuální teplotě.

Po průchodu úzkým úsekem se rychlost proudění snižuje, tlak stoupá a varu zmizí. Kavitace způsobuje další ztráty v důsledku lokálních poruch laminárního toku. Obvykle se vyskytuje u jeřábů, zámků a jiných podobných uzlů. Tento jev je považován za velmi nežádoucí, protože může vést k poškození celého potrubního systému.

Ukázalo se tedy, že hydraulický odpor je koncept, který je určen několika faktory. Patří sem konstrukční prvky potrubního systému (délka, ohyby, jeřáby a západky), včetně materiálu, ze kterého jsou trubky vyrobeny. Ztráta je také ovlivněna povahou toku tekutiny. To nám dovoluje pochopit, jaký by měl být potrubní systém a co bychom se mu měli vyvarovat při jeho návrhu a provozu.

V předloženém materiálu je zvažována koncepce jako hydraulická odolnost ve vztahu k potrubnímu systému. Popisuje se různé režimy proudění kapaliny a její chování v potrubí.