Вопрос 4.12: Гидравлические сопротивления и гидравлический уклон

При проектировании промысловых трубопроводов основной задачей является оценка потерь напора (м) или давления (Па) на преодоление гидравлических сопротивлений, возникающих при движении реальных жидкостей и газов. Потери давления зависят от диаметра трубопровода, состояния его внутренней поверхности стенок (гладкие, шероховатые), количества прокачиваемой жидкости и ее физических свойств (вязкости и плотности) и определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

где ΔР - перепад давления, обусловленный трением, Па; h - потери напора на трение, м; l и D -соответственно длина трубопровода и его внутренний диаметр, м; v - средняя скорость жидкости, м/с; g -ускорение свободного падения, м/с²; ρ - плотность жидкости, кг/м³; λ - коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от режима движения жидкости и относительной шероховатости внутренней стенки трубы.

Режим движения жидкости в трубопроводе характеризуется параметром Рейнольдса:

где G_v - объемный расход жидкости, m^j/c; v - кинематическая вязкость жидкости, м²/с; и - динамическая вязкость жидкости, Па*с.

Если течение жидкости в трубе ламинарное (Re < 2320), то коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле Стокса: λ = 64/Re и не зависит,от шероховатости стенок трубы.

При турбулентном режиме течения жидкости, когда Re. 2320, для определения λ имеется целый ряд полуэмпирических формул. Наиболее применима формула Блазиуса, дающая достоверные показатели:

Гидравлическим уклоном называется отношение потери напора h или перепада давления к единице длины трубы, и определяется этот уклон по формуле: