Гідраўлічны супраціў - а як цячы будзем?

Пры любым руху адбываюцца страты энергіі - хоць гэта будзе аўтамабіль, хоць самалёт, хоць вадкасць у трубаправодзе. Заўсёды частка энергіі траціцца на пераадоленне супраціву руху. Памяншэнне напору вадкасці і прынята вызначаць як гідраўлічны супраціў. Фактычна ёсць два тыпу такога супраціву - мясцовае і лінейнае. Мясцовае звязана з стратамі энергіі на вентылях, засаўках, паваротах, пашырэннях і звужэннях трубы.

Трэба адзначыць, што крыніцай страт заўсёды служыць глейкасць вадкасці. Мясцовыя страты або гідраўлічны супраціў, формула разліку якога звязана з параметрамі вентыляў, труб і засавак, вызначаецца па спецыяльнай методыцы. А вось лінейныя страты шмат у чым залежаць ад характару праходжання вадкасці ў трубе.

Даследаванні рэжымаў праходжання вадкасці праводзіліся Рейнольдс ў 1883 годзе. Пры гэтых даследаваннях выкарыстоўваўся паток вады, у які дадавалася фарба, і ў шкляной трубе можна было назіраць характар руху фарбы і вады. Пры гэтым праводзіўся замер ціску, хуткасці і напору вадкасці.

Першы рэжым руху назіраўся пры невялікай хуткасці вады. У гэтым выпадку фарба і вада паміж сабой не змешваюцца і рухаюцца сумесна ўздоўж трубы. Хуткасць і ціск пры гэтым сталыя ў часе. Такі рэжым праходжання вадкасці называецца ламінарным.

Калі ж хуткасць руху будзе павялічвацца, то пры яе пэўнай велічыні карціна руху вадкасці зменіцца. Бруя фарбы пачынае змешвацца па ўсім аб'ёме трубы, становяцца бачныя вихреобразные адукацыі і кручэнне вадкасці. Замеренный значэння хуткасці і ціску вадкасці пачынаюць пульсаваць. Такі рух называюць турбулентным. Калі хуткасць патоку паменшыць, то зноў аднаўляецца ламінарным рух.

Пры ламінарным патоку вадкасці гідраўлічнае супраціў мінімальна, пры турбулентным яно значна больш. Тут неабходна зрабіць ўдакладненне, што існуюць яшчэ страты на трэнне аб сценкі трубы. Хуткасць пры ламінарным плыні мінімальная ля сценкі трубы і максімальная па цэнтры патоку, але паток вады рухаецца плаўна ўздоўж усёй трубы. Пры турбулентным руху ўзнікаюць завіхрэнні ствараюць перашкоды руху вады і дадатковае гідраўлічны супраціў.

Ёсць яшчэ адно з'ява, якое спрыяе страт. Называецца яно кавітацыя. Назіраецца кавітацыя ў тым выпадку, калі пры руху вадкасці ў трубе з'яўляецца вузкае месца. Тады на такім месцы хуткасць руху павялічваецца і, паводле закону Бярнулі, ціск памяншаецца. Памяншэнне ціску прыводзіць да таго, што пачынаецца вылучэнне раствораных у вадкасці газаў і вада пачынае кіпець пры бягучай тэмпературы.

Пасля праходжання вузкага ўчастка хуткасць плыні памяншаецца, ціск павялічваецца і кіпенне знікае. Кавітацыя выклікае дадатковыя страты, абумоўленыя мясцовымі парушэннямі ламінарным патоку. Як правіла, яна ўзнікае ў кранах, засаўках і іншых падобных вузлах. Падобная з'ява лічыцца вельмі непажаданым, бо можа прывесці да пашкоджання ўсёй трубаправоднай сістэмы.

Такім чынам, атрымліваецца, што гідраўлічны супраціў - гэта паняцце, якое вызначаецца некалькімі фактарамі. Да іх ставяцца канструктыўныя асаблівасці трубаправоднай сістэмы (даўжыня, выгібы, краны і засаўкі), у тым ліку і матэрыял, з якога выраблены трубы. На страты таксама аказвае ўплыў характар праходжання вадкасці. Гэта дазваляе зразумець, якой павінна быць трубаправодная сістэма і чаго неабходна пазбягаць пры яе праектаванні і эксплуатацыі.

У прадстаўленым матэрыяле разгледжана такое паняцце, як гідраўлічны супраціў у адносінах да трубаправоднай сістэме. Дадзена апісанне розных рэжымаў праходжання вадкасці і яе паводзін у трубах.