انخفاض الضغط والمقاومة الهيدروليكية
متابعة التصفح:
آخر أخبارنا:
مشاريعنا:
مجالات تدخلنا:
حساب انخفاض الضغط والمقاومة الهيدروليكية
يرتبط فقدان الطاقة في تدفق السائل بلزوجة السائل ، لكن اللزوجة نفسها ليست العامل الوحيد الذي يحدد انخفاض الضغط. ولكن يمكن القول أن حجم انخفاض الضغط يتناسب دائما تقريبا مع مربع متوسط سرعة السائل.
يتم تأكيد هذه الفرضية من خلال نتائج معظم الأعمال التجريبية والتجارب المرحلية الخاصة. لهذا السبب ، عادة ما يتم حساب انخفاض الضغط كدالة لحمل السرعة (الطاقة الحركية المحددة للتدفق). ثم:
بطبيعة الحال ، تمنع الجدران الصلبة التدفق الحر للسائل. لذلك ، مع الحركة النسبية للأسطح السائلة والصلبة ، تظهر المقاومة الهيدروليكية حتما. يتم إنفاق جزء من طاقة التدفق للتغلب على المقاومة الناتجة.
يسمى هذا الفقد في الطاقة الفقد الهيدروليكي النوعي أو خسائر الرأس. ترتبط الخسائر الهيدروليكية بشكل أساسي بتجاوز قوى الاحتكاك في التدفق وتعتمد على عدد من العوامل ، أهمها:
- الشكل الهندسي للأنبوب
- سرعة السائل
- خشونة الجدران الصلبة للتدفق
- نوع التدفق
- لزوجة السائل
- بعض الخصائص التشغيلية الأخرى للسائل
Lالفاقد من المياه عمليا مستقلة عمليًا عن الضغط في السائل.
إذا نظرنا إلى أنبوب ذي مقطعين عرضيين 1 و 2 لهما نفس مساحة المقطع العرضي а، فإن الفرق في ارتفاع التسوية Z1 و Z2يمكن اعتبار فقدان الطاقة المحددة على النحو التالي
تظهر التجارب أنه في كثير من الحالات تكون خسائر الطاقة متناسبة طرديا مع مربع تدفق السوائل ، بحيث يكون من المعتاد في المكونات الهيدروليكية التعبير عن الطاقة المفقودة في كسور الطاقة الحركية المنسوبة إلى وزن وحدة السائل.
حيث Ɛ̧ هو معامل الاحتكاك.
وبالتالي ، يمكن تعريف معامل المقاومة على أنه نسبة الارتفاع المفقود إلى ارتفاع السرعة.
انخفاض الضغط المفرد على المقاومات الهيدروليكية المحلية
المقاومة الهيدروليكية الفردية
المقاومات الهيدروليكية المحلية هي أي أجزاء من النظام الهيدروليكي حيث توجد انحناءات أو عوائق أو تمدد أو انكماش مما يسبب تغيرًا مفاجئًا في شكل التدفق. يمكن أن تكون أمثلة المقاومة المحلية انحناءات محور الأنبوب ، والتغيرات في أقسام المرور لأي جهاز هيدروليكي ، ومفاصل الأنابيب ، وما إلى ذلك.
الاتساع المفاجئ للأنبوب:
غالبا ما يمكن رؤية التوسع المفاجئ للقناة عند تقاطع أقسام خطوط الأنابيب. يتم تحديد قيمة معامل انخفاض الضغط بدقة كافية على المستوى النظري.
تدفق السائل المتدفق عبر أنبوب ذي قطر أصغر d ، يسقط في أنبوب بقطر أكبر ، لا يلمس على الفور جدران القسم الجديد من الأنبوب ، ولكن فقط في مقطع عرضي من 2-2 ‘.
في المنطقة الواقعة بين الأقسام 1 – G و 2-2 ‘، تتشكل منطقة بالكاد يشارك فيها السائل في الحركة عبر الأنابيب ، مكونا تدفقا محليا للدوامة ، حيث يخضع للتشوه. لهذا السبب ، يتم إنفاق بعض الطاقة الحركية للسائل المتحرك للحفاظ على ذوبان وتشوه السائل “الطفيلي”. يمكن تحديد قيم متوسط سرعات السائل في الأقسام من حالة الاستمرارية.
وبالتالي ، يمكن القول أن فقدان الارتفاع أثناء التمدد المفاجئ للتدفق يساوي ارتفاع السرعة المقابل للسرعة المفقودة.
تمدد الأنابيب السلس (الناشر):
يسمى التوسع السلس للركوب الناشر. تدفق السائل عبر الناشر معقد. نظرا لأن المقطع العرضي الحي للتدفق يزداد تدريجيا ، تنخفض سرعة السائل وفقا لذلك ويزداد الضغط.
تضييق مفاجئ للأنبوب:
مع تضييق مفاجئ للقناة ، ينفصل تدفق السوائل عن الجدران.
في منطقة التدفق هذه ، يتم تشكيل منطقتين من تكوين دوامة شديدة (في قسم واسع من الأنبوب وفي قسم ضيق) ، مما يؤدي ، كما في الحالة السابقة ، إلى ظهور انخفاض الضغط. يتكون هذا من مكونين (خسائر الاحتكاك وخسائر الانكماش).
تضييق سلس للأنبوب
يتم تحقيق تضييق سلس للقناة بمساعدة قسم مخروطي يسمى المربك. خسائر الرأس في شكل مربك تقريبا بسبب الاحتكاك ، حيث أن تكوين الدوامة في المربك غائب تقريبا. يمكن تحديد معامل انخفاض الضغط في المربك بالصيغة:
بالنسبة لزاوية مخروطية >كبيرة تبلغ 50 درجة ، يمكن تحديد معامل انخفاض الضغط عن طريق إدخال معامل تصحيح km في الصيغة.
مدخل خرطوم عادي
من الخزانات حيث يتم تخزين السوائل ، يتم تنفيذ مدخل خط أنابيب التفريغ في ما يسمى بالإصدار العادي ، أي عندما يكون محور الأنبوب الجانبي لخط الأنابيب موجودا عادة على الجدار الجانبي للخزان. يمكن أيضا أن يعزى هذا النوع من المقاومة الهيدروليكية إلى المقاومة المرتبطة بالتغير في حجم القناة. أبعاد القناة الجديدة متناهية الصغر مقارنة بأبعاد القناة الأصلية مع مساحة المقطع العرضي للخزان.
في هذه الحالة ، داخل الأنبوب الجانبي النفاث ، يملأ السائل المتدفق من الخزان القسم بأكمله من الأنبوب ليس على الفور ، ولكن فقط على مسافة معينة من المدخل. في المنطقة الراكدة ، يدور جزء من السائل وتولد الدوامة الناتجة G إضافية.
نسبة انخفاض الضغط حوالي نصف ارتفاع السرعة: Ɛ̧ = 0.5
مخرج خرطوم في سائل هادئ
هذا عنصر شائع في توصيل جزء الضغط من خط الأنابيب بالخزان. يوجد أنبوب مدخل خط الأنابيب عادة على الجدار الجانبي للخزان. يمكن أيضا اعتبار هذا النوع من المقاومة الهيدروليكية نوعا من التوسع المفاجئ لتدفق السوائل إلى مقطع عرضي كبير بلا حدود. تعتبر قيمة معامل انخفاض الضغط ، في معظم الحالات ، مساوية لرأس السرعة.
90 درجة كوع مستطيل
في ظل هذه المقاومة الهيدروليكية ، سوف نفهم مكان توصيل خطوط الأنابيب من نفس القطر ، والتي لا تتطابق معها الخطوط المركزية لخطوط الأنابيب ، لذلك تشكل زاوية معينة بينهما. تسمى هذه الزاوية زاوية دوران القناة ، لأن اتجاه حركة السائل يتغير هنا. الأسس الفيزيائية لعملية تحويل الطاقة الحركية أثناء دوران التدفق معقدة للغاية ويجب اعتبارها فقط نتيجة لهذه العمليات. لذلك ، أثناء المرور ، يتم تشكيل شكل تدفق معقد مع منطقتين لحركة سائل الدوامة. تجدر الإشارة إلى أن هذا الكوع كعنصر توصيل غير مرغوب فيه للغاية بسبب فقدان الضغط الكبير في هذا النوع من الاتصال.
دوران القناة السلس
يمكن اعتبار هذا النوع من المقاومة الهيدروليكية أكثر ملاءمة من الناحية الاقتصادية من حيث حجم انخفاض الضغط ، لأنه في هذه الحالة لا توجد مناطق خطر عمليا لتشكيل حركة السوائل الشديدة. ومع ذلك ، تحت تأثير حقيقة أنه عندما يتم تدوير التدفق ، تنشأ قوى الطرد المركزي التي تساهم في فصل جزيئات السائل عن جدار الأنبوب ، تظهر مناطق الدوامة دائما. بالإضافة إلى ذلك ، في هذه الحالة ، هناك تدفقات عكسية من السائل موجهة من الجدار الداخلي للأنبوب إلى الجدار الخارجي للأنبوب.
صمام
غالبا ما تستخدم صمامات البوابة كوسيلة لتنظيم خصائص تدفق السوائل (التدفق ، الرأس ، السرعة). في وجود صمام في خط الأنابيب ، يتباطأ التدفق حول الصمام بشكل كبير. هذا التدفق يؤدي إلى ظهور دوامات بالقرب من مصفوفات الصمام. يعتمد معامل انخفاض الضغط على درجة إغلاق الصمام: a / d
سجل
غالبا ما تستخدم صمامات البوابة كوسيلة لتنظيم خصائص تدفق السوائل (التدفق ، الرأس ، السرعة). في وجود صمام في خط الأنابيب ، يتباطأ التدفق حول الصمام بشكل كبير. هذا التدفق يؤدي إلى ظهور دوامات بالقرب من مصفوفات الصمام. يعتمد معامل انخفاض الضغط على درجة إغلاق الصمام
فحص الصمامات والفلاتر
عادة ما يتم تحديد معاملات فقدان الرأس تجريبيا.
