Теориялық бөлім. Үйкеліс әсерінен болатын жоғалтулар немесе құбыр ұзындығы бойындағы энергия жоғалтулары- бұлар

Ү йкеліс ә серінен болатын жоғ алтулар немесе қ ұ быр ұ зындығ ы бойындағ ы энергия жоғ алтулары- бұ лар бірқ алыпты ағ ыс кезіндегі тұ рақ ты қ ималы тү зу қ ұ бырларда пайда болады жә не қ ұ быр ұ зындығ ына пропорционалды ө седі (1- сурет).

Бұ л жоғ алтулар тү рлері сұ йық тық қ абаттары арасындағ ы ү йкелістің жә не сұ йық тық тың қ ұ быр қ абырғ асына ү йкелісіне байланысты пайда болады, сондық тан кедір-бұ дырлы қ ұ бырларда ғ ана емес, сонымен қ атар тегіс қ ұ быр ө ткізгіште орын алады.

Қ ұ быр ө ткізгіш ұ зындығ ы бойындағ ы арынын жоғ алтулар сынау кезінде кө рсетілгендей, v сұ йық тық қ озғ алысының орташа жылдамдығ ына, қ иманың сызық тық ө лшемдеріне (диаметр, радиус жә не т.б.), тұ тқ ырлығ ына, тығ ыздығ ына жә не қ ұ быр ө ткізгіш ұ зындығ ы l мен кө рсетілген қ ұ быр қ абырғ асының кедір-бұ дырлығ ына байланысты болады. Бұ л тә уелділіктің функционалды тү рі:

h _{ү йк}=f(v, d, )

Арын жоғ алтуды гидравликалық жоғ алтудың жалпы формуласы бойынша кө рсетуге болады:

h _{ү йк} = ξ _{ү йк}v²/2g, (1)

Бірақ ξ _{ү йк} коэффициентін қ ұ бырдың салыстырмалы ұ зындығ ымен l/d байланыстырғ ан ың ғ айлы.

Ұ зындығ ы диаметріне тең болатын дө ң гелек қ ұ быр бө лігін қ арастырайық жә не (Сур. 1) формуласына кіретін кедергі коэффициентін арқ ылы белгілейік. Сонда ұ зындығ ы l жә не диаметрі d болатын қ ұ бырдың кедергі коэффициенті l/d есе артық болады.

Сурет 1 – Дө ң гелек қ ұ быр бө лігі

Нә тижесінде (1) формуласы мына тү рге келеді:

(2)

немесе қ ысым бірлігінде

(3)

мұ ндағ ы - сұ йық тық тың меншікті салмағ ы.

(2) тә уелділігі Дарси формуласы деп аталады.

ө лшеусіз коэффициентін ү йкеліс кезіндегі энергия жоғ алту коэффициенті немесе ү йкеліс кедергісінің коэффициенті дейді.

Оны бір жағ ынан арын жоғ алту мен ү йкеліс арасындағ ы пропорционалдық коэффициент арқ ылы, бір жағ ынан қ ұ бырдың салыстырмалы ұ зындығ ының туындысы мен жылдамдық ты арын арасындағ ы пропорционалды коэффициент ретінде қ арастыруғ а болады.

Еркін ү стің гі қ абаты бар қ ұ быр ө ткізгіш ү шін немесе арынсыз ағ ын ү шін ү йкеліс коэффициенті

(4)

Мұ ндағ ы R_г- гидравликалық радиус. Дө ң гелек қ ималы қ ұ быр ө ткізгіш ү шін R_г=d/4.

Егер с= болса, онда

, (5)

Мұ ндағ ы С- Шези коэффициенті, қ ұ быр ө ткізгіш қ абырғ асының кедір-бұ дырлық қ асиетін кө рсетеді.

(2.5) тең дігін жылдамдық қ а қ атысты жә не i=hү йк/l (гидравликалық ең іс) белгілеуін енгізе отырып шешсек, онда

V=С (6)

Гидравликалық ең іс қ ұ быр ө ткізгіштің бірлік ұ зындығ ындағ ы энергия жоғ алтуын кө рсетеді.

Қ ұ быр (канал) қ абырғ алары бетінің кедір-бұ дырлы қ асиеті ә р тү рлі болады. Кедір-бұ дырлық дө ң ес биіктігін ә рпімен белгілейік. Ә детте -ны абсолютті кедір-бұ дырлық дейді, ал оның қ ұ быр радиусына қ атынасы салыстырмалы кедір-бұ дырлық деп атайды. ()

Кедір-бұ дырлық қ а кері шама салыстырмалы тегістік деп аталады(r/ ).

Есептеулерді жең ілдету мақ сатында эквивалентті кедір-бұ дырлық kэ ұ ғ ымы енгізіледі, онда қ ұ быр ө ткізгіштегі арын жоғ алтулары нақ ты біртекті емес кедір-бұ дырлық тағ ыдай болады.

Кесте 1- Қ олданылуы ә р тү рлі қ ұ быр ө ткізгіш ү шін k_э мә ндері.

Ламинарлы қ абат қ алың дығ ымен абсолют кедір-бұ дырлық ара қ атынасына байланысты гидравликалық тегіс жә не кедір-бұ дырлы қ ұ быр ө ткізгіш ажыратылады.

Егер ламинарлы қ абат қ ұ быр қ абырғ асындағ ы дө ң ес кедір-бұ дырларды толық жабатын болса, онда қ ұ быр ө ткізгіш гидравликалық тегіс деп саналады (). Егер де болса, қ ұ быр ө ткізгіш гидравликалық кедір-бұ дырлы болып есептеледі. Жалпы жағ дайда =f(Rе; k_э/d) Рейнольдс саны мен салыстырмалы кедір-бұ дырлық функциясы болып табылады.

Ү йкеліс коэффициентін анық тайтын келесідей тә уелділіктер бар.

а) Rе< 10 - гидравликалық тегіс қ ұ быр ө ткізгіш ү шін

(Блазиус формуласы) (7)

б) 10 < Rе < 500 - коэффициент λ = f(R_е; к_э/d);

(Альтшул формуласы) (8)

в) - гидравликалық кедір-бұ дырлы қ ұ быр ө ткізгіш

(Шифринсон формуласы) (9)

Кедір-бұ дырлық коэффициенті Махлинч формуласымен анық талады.

C=

бұ дан