Гидравлика: потери давления

На схеме 1 (рис.75.1) кран, установленный на сливной магистрали, перекрыт. Уровень воды в трубке составляет 5 м, что соответствует 5 м вод. ст. Показания манометра составляют 0,5 бар.

На второй схеме (рис.75.1) кран на сливной магистрали остается открытым. При его открытии вода из бака начинает сливаться и уровень воды в стеклянной трубки снижается до 4,5 м. Исходя из этого мы видим, что потери давления на участке от точки до точки В будут равными 5-4,5=0,5 м вод. ст. Показания манометра в точке В станут меньшими на величину потерь 0,5-0,45=0,05 бар.

Из этого можно сделать вывод, что при движении воды возникают потери. Они обусловлены ее вязкостью и скоростью. Они определяются силой трения воды о внутреннюю поверхность труб (поскольку их стенки имеют шероховатость).

Потери давления увеличиваются вместе с уменьшением внутреннего диаметра труб, повышением длины трубы и скорости воды в трубе.

Из-за потерь давления возникают шумы в трубопроводах, происходит небольшой нагрев воды и затрачивается больше энергии. С увеличением скорости воды шум становится сильнее, особенно в местах, где наблюдается сужение (кранах, вентилях…). Это может доставлять определенные неудобства, особенно когда трубопроводы проходят через жилые помещения.

Поэтому диаметр трубопровода необходимо выбирать таким образом, чтобы скорость движения воды в нем не превышала допустимых значений. Так для труб диаметром 15 мм, максимальная скорость жидкости составляет 0,5 м/с, а для труб с диаметром 80 мм – 1,2 м/с. Такая разница обусловлена тем, что в трубах с диаметром 15 мм периметр поверхности трения П=1,5см х? 5см, и площадь переходного сечения S1? 2 см2, а в трубах с диаметром 80 мм П=8 см х?? 25см и S2? 50 см2 (рис.75.3).!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Получается, что при переходе трубы D1=15 мм к трубе D2=80 мм периметр поверхности трения увеличивается в 5 раз, а площадь проходного сечения в 25 раз. Поэтому сила трения в трубе D1 при скорости потока 0,5 м/с будет такой же, как и в трубе D2 при скорости потока 1,2 м/с. Из этого Можно сделать вывод, что с увеличением диаметра трубы, скорость потока в ней будет больше, при равной величине потерь давления на трение.

На практике диаметры жидкостных трубопроводов выбирают таким образом, чтобы максимальный расход потока в них приводил к потерям в пределах 10-20 мм вод. ст. на каждый метр длины трубопровода.