Hydraulické odpory třecí odpory místní odpory třecí odpory laminární proudění turbulentní proudění

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Hydraulické odpory třecí odpory místní odpory třecí odpory laminární proudění turbulentní proudění"

Renáta Horáková
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Hyrauické oory Při rouění reáných tekutin znikají násekem iskozity hyrauické oory, tj. síy, které ůsobí roti ohybu částic tekutiny. Hyrauický oor ři rouění zniká zájemným třením částic rouící tekutiny ři rozíných rychostech a třením tekutiny o stěny. Hyrauické oory se ěí na třecí oory a místní oory. Při rouění skutečné tekutiny je rozožení rychostí o růtočném růřezu neronoměrné a jenotiých rstách a na stěnách znikají tečné síy a naětí zůsobené iskozitou kaainy. Při turbuentním rouění ochází k ýměně hybnosti a energie mezi jenotiými rstami, což zyšuje hyrauický oor. Tyto ruhy hyrauických oorů se označují jako třecí oory a jsou charakteristické tím, že záisí na éce otrubí nebo kanáu. Ztrátoý součinite třecího ooru ξ je římo úměrný éce otrubí. Daší ruh hyrauického ooru zniká ři otržení rouu o obtékaných stěn. Při změně eikosti nebo směru rychosti rouu mohou být setračné síy tak eké, že takoé síy nestačí řitačit tekutinu na obtékané ochy a ochází k otržení rouu. Mezi stěnami a okrajoou rounicí otrženého rouu zniká obast s ířící tekutinou. Její ohyb je sojený s řekonááním hyrauických oorů a otřebná energie se oebírá hanímu rouu tekutiny. Těmto hyrauickým oorům se říká místní. Ztrátoý součinite místního ooru ξ záisí na geometrii uažoaného místa (změně růřezu, zakřiení,...) a rouění (ruhu kaainy, rychosti). Při maých rychostech rouu se ohyb ěje e rstách a částice tekutiny se neromícháají. Takoéto rouění se nazýá aminární rouění. Zýší-i se rychost na kritickou honotu, ochází k intenzinímu romícháání částic násekem jejich oružných (turbuentních, fuktuačních) ohybů e šech směrech. Částice tekutiny neustáe řecházejí z jené rsty o ruhé, řičemž ochází k ýměně kinetické energie a jejich rychosti o růřezu se yronáají. Takoéto rouění se nazýá turbuentní rouění. Protože ři řemisťoání částic ochází také ke změně hybnosti, což je sojeno s brzícím účinkem, bue ýsený oor roti rouění u turbuentního rouění ětší, než ooíá smykoému naětí o iskozity ři aminárním rouění. U aminárního rouění je hyrauický oor roti ohybu ineárně záisý na rychosti, u turbuentního rouění je záisý na ruhé mocnině rychosti. Přecho aminárního rouění turbuentní je určen ynosoým čísem:

2 , (3.) ke je stření rychost tekutiny, je charakteristický rozměr, nař. ři rouění otrubí jeho nitřní růměr a je kinematická iskozita tekutiny. ynosoo číso je bezrozměrné a kritická honota je k 30. Pro < k je rouění aminární a ři > k je turbuentní. Veikost ztráty třením otrubí se yjařuje jako takoá ztráta, která řestauje roztýenou energii objemoé jenotky rouící tekutiny nebo jako ztrátoá ýška h, která řestauje roztýenou energii ztaženou na tíhoou jenotku rouící tekutiny. Patí ro ně: h g (3.) Ztrátoá ýška se yjařuje jako násobek kinetické energie: h ξ, (3.3) g ke je rychost rouění a ξ je ztrátoý součinite, který záisí na éce a růměru otrubí: ξ λ. (3.) Bezrozměrný součinite λ se nazýá součinite tření. Obecně záisí na číse a oměrné rsnosti omočených och ε λ f(, ε ), (3.) ke oměrná rsnost je yjářena oměrem stření honoty ýstuků neroností orchu k růměru otrubí: k ε. (3.) U aminárního rouění kruhoém otrubí ro součinite tření atí: λ, < k 30. (3.7)

3 Při neronoměrném rychostním rofiu, který je zůsoben nař. místním oorem, jsou třecí ztráty ětší o 0 až 30 %, [Bukoski, J.: Mechanika ynow. Warszawa, 97] tey A λ, (3.8) ke A 70 až 8. V těchto říaech je k 00. U turbuentního rouění jsou ztráty třením ětší než u rouění aminárního. Vztah ro součinite tření λ ři turbuentním rouění hakém otrubí ooi Basius: 0.3 λ (3.9) který atí ro k 80. Pro rozsah 0 až 0 je možno oužít ztah 0.8 λ. (3.0) Při rouění rsném otrubí se křiky ro různé oměrné rsnosti ε ooutáají o Basioy římky a s rostoucím ynosoým čísem řecházejí soustau čar ronoběžných s ooronou osou. O určitého ynosoa čísa, které záisí na oměrné rsnosti, má součinite tření stáou honotu. V této obasti, zané yinuté turbuentní rouění je součinite tření yjářen Nikuraseho ztahem λ (3.) og +.38 k k který atí ro λ > 9.. Mezi obastí aminárního rouění a obastí yinutého turbuentního rouění je obast řechooá., níž součinite tření λ záisí jak na ynosoě číse, tak na oměrné rsnosti. Tuto záisost yjařuje Mooyho zorec 3

4 k λ, (3.) který atí rozmezí 0 3 < < 0 7. Pro snané určení součinitee tření otrubí souží iagram na obr. 3.. Z iagramu λ f(,ε ) je atrné, že ro turbuentní rouění se křiky ro různé rsnosti řimykají ři nižších čísech k Basioě římce a o určité honoty se ooutáají a řibižují se ooroné římce. Obr. 3. Diagram záisosti λ f(,ε ) Pro oození ooru ři rouění reáné tekutiny yjeme ze ztahu (3.) a (3.3): g g g h ξ. (3.3) Úraou ztahu (3.3) ostaneme: ξ ξ. (3.)

5 Dosaíme za ztrátoý součinite ξ ze ztahu (3.) : λ, (3.) a úraou získáme záisost mezi takoou ztrátou a rouícím množstím : λ. (3.) Pro aminární rouění osaíme za součinite tření λ ze ztahu (3.7) a za ynosoo číso ze ztahu (3.) : (3.7) Pro aminární rouění tey ostááme ztah ro oor R: R (3.8) Poobně můžeme ooit ztah ro oor ři turbuentním rouění. Do ztahu (3.) osaíme za součinite tření λ ze ztahu (3.9) a za ynosoo číso ze ztahu (3.) : (3.9) Při turbuentním rouění hakém otrubí můžeme tey oor yjářit: 0.3 R. (3.0) Viskozita oy záisosti na teotě Dynamická iskozita i kinematická iskozita oy kesá s rostoucí teotou oy. Honoty iskozity oy uáí náseující tabuka: Dynamická iskozita a kinematická iskozita oy záisosti na teotě

6 Teota [ C] Dynamická iskozita 0-3 [Pa.s] Kinematická iskozita 0 - m s - 0,787,787,9,9 0,307,307 0,00, ,798 0,80 0 0,3 0,8 0 0,7 0,3 0 0,7 0,7 70 0,0 0,3 80 0,3 0,3 90 0,3 0,3 00 0,8 0,9 objemoý růtok m^3/s hmotnostní růtok kg/s

Podobné dokumenty

HYDROMECHANICKÉ PROCESY. Potrubí a potrubní sítě (přednáška)

HYDROMECHANICKÉ PROCESY. Potrubí a potrubní sítě (přednáška) HYDROMECHANICKÉ PROCESY Potrbí a otrbní sítě (řenáška) Doc. Ing. Tomáš Jirot, Ph.D. (e-mai: Tomas.Jirot@fs.cvt.cz, te.: 435 68) POTRUBÍ A POTRUBNÍ SÍTĚ Integrání rovnice kontinity S S Inženýrská Bernoiova