background image

 

 

I. 

 

HYDROSTATYKA-C.D. 

I.1.

 

PARCIE NA ŚCIANY ZAKRZYWIONE 

I.1.1. 

 

Obliczenie wartości siły parcia 

Elementarne  powierzchnie  d

A

  tworzące  rozpatrywaną  powierzchnię  krzywą  mają  róŜną  orientację  w 

przestrzeni.  Prostopadłe  do  nich,  elementarne  parcia  d

P

i

  nie  są  więc  do  siebie  równoległe.  Dlatego 

wartość  wypadkowej  siły  parcia  P  nie  moŜe  być  obliczona  jako  algebraiczna  suma  wartości 
elementarnych sił. 

 

Zatem siłę parcia całkowitego moŜna rozłoŜyć na dwie składowe: pionową 

P

V

 i poziomą 

P

H

P

P

H

P

V

 

Składowa pozioma parcia 

P

H

 

Obliczenia  wartości  tej  składowej  parcia  jest  praktycznie  obliczeniem  wartości  siły  parcia  na  rzut 
rozpatrywanej  ściany  na  pionową  ścianę  (czyli  na  ścianę  płaską),  do  jej  obliczeń  stosuje  się  metody 
omówione w rozdziale I.2:  

 

metodę graficzno – analityczną, 

 

analityczną.  

Składowa pozioma parcia jest prostopadła do rzutu rozpatrywanej powierzchni i działa zawsze od cieczy 
w kierunku ściany. 

Składowa pionowa parcia 

P

V

 

Aby  obliczyć  wartość  tej  składowej,  skorzystać  moŜna  jedynie  z  metody  graficzno-analitycznej 
postępując następująco: 

 

wykonać prostokątny rzut ściany zakrzywionej na powierzchnię zwierciadła cieczy, 

 

dla tego rzutu skonstruować bryłę składowej pionowej parcia (bryła jest ograniczona: powierzchnią 
ściany, zwierciadłem cieczy i tworzącymi pionowymi),  

 

obliczyć cięŜar bryły parcia: 

γ

=

V

V

V

P

Wektor 

P

 

jest  prostopadły  do  powierzchni  zwierciadła  cieczy  i  zwrócony  jest:  do  góry  (jeŜeli  ściana 

znajduje się nad cieczą), a ku dołowi gdy ciecz jest nad ścianą na którą parcie liczymy.   

Wartość całkowitej siły parcia 

P

 działającego na powierzchnię krzywą obliczyć moŜna  zatem jako:  

2

2

V

H

P

P

P

+

=

 

 

Kierunek  działania  siły 

P

  jest  zawsze  prostopadły  do  powierzchni,  a  jej  kąt  nachylenia  do  poziomu 

obliczyć moŜna następująco: 

H

V

P

P

arctg

=

α

 

 

PRZYKŁAD  I-1 

Obliczyć wartość siły parcia na ścianę AB będącą ćwiartką walca o promieniu podstawy 

i wysokości 

b

  

Dane:   

R, b, 

γ

 

Szukane:  

background image

 

R

A

B

P

P

V

P

H

 

Rozw.: 

Wypadkowe parcie 

P

 na ścianę AB naleŜy rozłoŜyć na składowe:

 P

H

 i 

P

V

.   

1.

 

Składowa pozioma parcia 

P

H

 

Wartość tej składowej obliczyć moŜna dwoma metodami.  

a)

 

metoda analityczna  

A

z

P

S

H

=

γ

 

gdzie 

A

  jest  powierzchnią  ściany,  a 

z

-  zagłębieniem  środka  cięŜkości  rzutu  rozpatrywanej  ściany  na 

dowolną powierzchnię pionową pod powierzchnią zwierciadła cieczy. 

γ

γ

=

=

b

R

A

z

P

S

H

2

2

1

 

 

R

A

B

A'

B'

P

H

A'B' jest rzutem ściany AB

z

S

 

b) metoda graficzno – analityczna 

.

R

R

b

Wykres składowej poziomej 

parcia na na ćwiartkę walca

Bryła składowej poziomej 

parcia na na ćwiartkę walca

R

R

b

R

R

P

P

H

P

H

 

Bryła  parcia  będzie  graniastosłupem  o  wysokości 

b

  i  podstawie  będącej  trójkątem  równoramiennym  o 

boku 

R

 (rys. I-58). 

γ

γ

b

R

V

P

H

H

2

2

1

=

=

 

 

2.

 

Składowa pionowa parcia 

P

V

 

Bryła parcia składowej pionowej parcia jest ograniczona: ścianą, jej rzutem na powierzchnię zwierciadła 
cieczy i płaszczyznami pionowymi, a zatem jest ćwiartką walca o promieniu 

R

 i wysokości 

b

 (rys I-59), 

zatem wartość 

P

V

  wynosi: 

γ

π

γ

b

R

V

P

V

V

2

4

1

=

=

 

 

Wykres składowej pionowej

parcia na ćwiartkę walca

R

P

P

V

Bryła składowej pionowej

parcia na na ćwiartkę walca

R

b

P

V

 

background image

 

 

PRZYKŁAD  I-2 

Obliczyć  parcie  na  segmentowe  zamknięcie  jazu.  Szerokość  segmentu  wynosi 

promień 

R

,  a  kąt 

pomiędzy ryglami 

α

. Oś obrotu znajduje się na poziomie zwierciadła wody górnej. 

Dane:   

= 8 m

, b

 = 6 m, 

α

 

= 30

o

 

Szukane:  

P

 

R

O

A

B

P

P

V

P

H

H

 =

 R

 s

in

 

Rozw.: 

1.

 

Składowa pozioma parcia 

P

H

 

a)  metoda analityczna 

R

O

A

B

A'

B'

P

H

A'B' jest rzutem ściany AB

z

S

 

(

)

k

471

81

9

6

8

2

2

1

2

1

2

2

1

2

3

2

=

=

=

=

=

,

)

(

b

sin

R

b

H

A

z

P

S

H

γ

α

γ

γ

 

 

b)

 

graficzno - analityczna 

NaleŜy utworzyć bryłę składowej poziomej parcia, a następnie obliczyć jej cięŜar:   

kN

471

81

9

6

8

4

1

2

2

1

2

2

2

1

=

=

=

=

,

b

sin

R

V

P

H

H

γ

α

γ

 

 

H

H

H

b

H

Wykres składowej poziomej 

parcia na segment

Bryła składowej poziomej 

parcia na segment

 

2.

 

Składowa pionowa parcia 

P

V

 

Na  podstawie  opisanej  wcześniej  metody,  wyodrębnić  naleŜy  bryłę  składowej  pionowej  parcia,  a 
następnie obliczyć jej cięŜar. 

R

O

R

O

Wykres składowej pionowej

parcia na segment

Bryła składowej pionowej

parcia na segment

R

si

n

Rcos

 

(

)

(

)

kN

170

81

9

6

8

8

8

2

3

2

1

2

1

360

30

2

2

1

360

2

=

=

=

=

=

,

b

cos

R

sin

R

R

V

V

V

P

O

O

O

wyc

V

V

π

γ

α

α

π

γ

α

 

 

Wektor całkowitego parcia ma długość:  

kN

500

170

471

2

2

2

2

+

=

+

=

V

H

P

P

P

    

i jest nachylony do poziomu pod kątem  

o

70

77

2

170

471

=

=

=

=

α

α

,

P

P

tg

V

H

 

 

background image

 

I.1.2. 

 

Redukcja wykresów parcia 

W celu skrócenia obliczeń, w przypadku, gdy na ścianę działa tylko jedna ciecz, wykresy parcia moŜna 
redukować.  Na  poniŜszych  rysunkach  przedstawiono  kilka  przykładów  redukcji  wykresów  parcia 
(poziomego i pionowego) na ścianę w kształcie fragmentu walca w przypadku, gdy: 

a)

 

ciecz działa tylko od jednej strony ściany, 

b)

 

na ścianę działa ciecz z obu jej stron. 

a) 

 

ciecz działa na ścianę tylko z jednej strony 

P

H

P

V

P

woda po prawej stronie ćwiartki walca

woda po lewej stronie ćwiartki walca

P

H

P

V

P

 

 

P

H

P

V

P

woda po prawej stronie połówki walca

przed redukcją

po redukcji

 

 

P

H

P

V

P

woda po lewej stronie połówki walca

przed redukcją

po redukcji

 

Q

F

zwierciadło zastępcze

po redukcji wykresów

składowej pionowej parcia

ostateczna postać wykresu

składowej pionowej parcia

P

V

 

 

b) ciecz działa na ścianę w kształcie połówki walca z dwóch jego stron 

 

wykresy parcia – przed redukcją 

P

H

P

V

P

P

H

P

V

P

 

wykresy parcia – po redukcji 

P

H

P

V

P

 

 

 

 

  

background image

 

PRZYKŁAD  I-3 

Obliczyć parcie cieczy na segment będący wycinkiem walca o długości 

L

 i promieniu podstawy 

r

.  

Dane:   

= 2 m

, r

 = 5 m, 

b

 = 6 m, 

α

 = 45

o

 

Szukane

:  

P

 

 

r

α

O

H

γ

γ

H

H+r sin

α

r sin

α

 

Rozw.: 

1.

 

Składowa pozioma parcia 

P

H

 

 

PoniewaŜ  na  segment  działa  tylko  jedna  ciecz,  moŜna  dokonać  redukcji 
wykresów składowej poziomej parcia. 

 

( )

kN

4

,

47

81

,

9

6

5

2

sin

2

2

2

=

=

=

=

γ

α

γ

b

HR

V

P

H

H

 

 

2.

 

Składowa pionowa parcia P

V

 

(

)

(

)

(

)

(

)

kN

5

,

76

81

,

9

6

5

5

2

5

cos

2

2

360

45

2

360

2

=

=

+

=

=

O

O

O

b

R

R

H

R

V

P

V

V

π

γ

α

π

γ

α

 

 

Wektor całkowitego parcia ma długość:  

kN

90

4

,

47

5

,

76

2

2

2

2

+

=

+

=

V

H

P

P

P

  

 

i jest nachylony do poziomu pod kątem  

o

58

6

,

1

4

,

47

5

,

76

=

=

=

=

α

α

V

H

P

P

tg

 

 

H

r sin

si

n

background image

 

I.1.3. 

 

Rozwiązywanie zadań z wykorzystaniem równowagi sił  

PRZYKŁAD  I-4 

Otwór  o  średnicy 

w  dnie  zbiornika  zamykany  jest  stoŜkiem  o  cięŜarze 

G

.  Zbiornik  jest  wypełniony 

cieczą  do  wysokości 

H

,  przy  czym  zwierciadło  cieczy  spoczywa  szczelny  tłok  powierzchni 

F

,  obciąŜony 

siłą 

Q

. Obliczyć siłę 

N

 potrzebną do wyciągnięcia stoŜka z otworu. 

Dane:

   

G, Q, F, D, d, H, t, γ

 

Szukane:

  

N

 

 

zwierciadło zastępcze

x =

Q/(F )

γ

H

N=? 

G

Q

P

V1

P

V2

(D-d)/2

d

H-h+x

h

h

t

d
D

 

Rozw.: 

Aby  uwzględnić  działanie  tłoka,  naleŜy  zamienić  jego  działanie  na  działanie  warstwy  cieczy  o  takim 
samym cięŜarze jak ciecz w zbiorniku i wysokości 

x

 = 

Q

/(

F

—

γ

) ponad rzeczywistym zwierciadłem cieczy. 

Aby zawór wyciągnąć, wartość szukanej siły 

N

 musi być większa od wartości sumy sił:  

 

wypadkowego  parcia  (w  tym  przypadku  parcie  poziome  redukuje  się,    a  zatem  uwzględniamy 

jedynie składową pionową parcia 

P

V

1

 – 

P

V

2

), 

 

cięŜaru 

G

.  

Warunek równowagi stoŜka ma zatem postać: 

N

 = 

+

 P

V

1

 – 

P

V

2

Bryła parcia siły 

P

V

1

 (patrz rys. I-72) jest walcem o wysokości (

– 

x

): 

(

)

γ

π



+

=

x

h

H

d

P

V

4

2

1

 

 

Bryła  parcia  siły 

P

V

(patrz  rys.  I-72)  jest  częścią  wspólną  ściętego  stoŜka  o  wysokości 

h

  i  walca  o 

wysokości 

h

(

)

γ

π

π

π



=

h

d

h

t

d

t

D

P

V

4

4

3

1

4

3

1

2

2

2

2

 

 

background image

 

I.1.4. 

 

Rozwiązywanie zadań w przypadku, gdy na daną ścianę  

działają ciecze o róŜnych cięŜarach właściwych  

PRZYKŁAD  I-5 

Obliczyć  parcie  na  połówkę  walca  znajdującego  się  w  ścianie  zbiornika  wypełnionego  dwoma  cieczami 
(rys. I-76). 

 

Dane:   

γ

1

γ

2

, h, R, b 

Szukane: 

γ

1

γ

2

Połówka walca
o wysokości b
i promieniu 
podstawy R

h

x

zwierciadło zastępcze

P

VG

P

VD

P

HG

P

HD

 

Rozw.: 

1.

 

Parcie na górną część (ćwiartkę) walca pochodzi tylko od cieczy o cięŜarze właściwym 

γ

1

(

)

1

γ

Rb

h

R

h

P

HG

+

=

 

 

(

)

1

2

4

1

γ

π

b

R

Rh

P

VG

=

 

 

2.

 

Parcie 

na 

dolną 

część 

(ćwiartkę) 

walca 

pochodzi 

zarówno 

od 

cieczy  

o  cięŜarze  właściwym 

γ

1

,  jak  i 

γ

2. 

Aby  uwzglednić  działanie  górnej  cieczy  naleŜy  zamienić  działanie 

warstwy  cieczy  o   

γ

1

,  na  działanie  warstwy  cieczy  o 

γ

2

,  czyli  utworzyć  zwierciadło  zastępcze  na 

wysokości 

x

x

h

2

1

γ

γ

=

 

 

(

)

2

γ

Rb

R

x

x

P

HD

+

+

=

 

 

1

2

2

1

γ

π

b

R

P

VD

=

 

 

Parcie całkowite wynosi:  

(

) (

)

2

2

VD

VG

VD

HG

P

P

P

P

P

+

+

=

 

background image

 

I.1.5. 

 

Wypór 

Wypór  jest  to  wypadkowe  parcie  cieczy  działającej  na  ciało  zanurzone  częściowo  lub  całkowicie  (czyli 
skierowaną ku górze składową pionową parcia). 

PRZYKŁAD  I-6 

Kula o cięŜarze objętościowym 

γ

K

 pływa w cieczy. Obliczyć cięŜar objętościowy 

cieczy, przy którym zanurzy się ona tylko do połowy swej objętości. 

Dane:

   

γ

K

 = 7 kN/m

3

 

Szukane:

  

γ

C

 

Rozw.: 

 

CięŜar kuli:    

K

K

R

V

G

γ

π

γ

=

=

3

3

4

 

 

Wypór:  

 

C

C

R

V

W

γ

π

γ

=

=

3

3

4

2

1

2

 

 

Kula będzie pływać w cieczy, gdy jej cięŜar będzie zrównowarzony przez wypór, czyli: 

G

 = 

W

, a zatem:

 

 

3

3

3

4

2

1

3

3

4

kN/m

14

2

=

=

=

K

C

C

K

R

R

γ

γ

γ

π

γ

π

 

 

PRZYKŁAD  I-7 

Określić najmniejszą powierzchnię kry lodowej o średniej grubości 

h

, zdolnej utrzymać bałwanka o masie 

m

. Gęstość lodu wynosi 0,92 g/cm

3

Dane:

   

h

 = 0,5 m, 

m

 = 70 kg, 

ρ

L

 = 0,92 g/cm

3

 

Szukane:

  

F

 

 

h

x

 

Rozw.: 

Warunek równowagi:  

W = G

L

 +G

czł

,   

gdzie: 

wypór: 

W

x

F

W

γ

=

  

 

cięŜar lodu: 

L

L

h

F

G

γ

=

 

 

cięŜar bałwanka: 

g

m

G

czl

=

  

 

Przyjmując, Ŝe bałwanek zacznie tonąć, gdy kra całkowicie się zanurzy, czyli 

h = x

 otrzymujemy: 

g

m

h

F

h

F

L

W

+

=

γ

γ

 

 

Skąd:  

(

)

(

)

2

m

75

,

1

81

,

9

920

1000

5

,

0

81

,

9

70

=

==

=

g

h

g

m

F

L

W

ρ

ρ

 

 

K

W

background image

 

PRZYKŁAD  I-8 

W którym połoŜeniu (pionowym czy poziomym) dębowa bela w kształcie prostopadłościanu o wymiarach 

a

×

a

×

b

 zanurzy się głębiej? 

Dane:

   

a

 = 0,5 m, 

b

 = 2 m, 

ρ

dębu

 = 700 kg/m

3

  

Szukane:

  

x, y

 

x

a

b

a

b

y

 

 
Rozw.:

  

CięŜar beli: 

kN

72

,

1

81

,

9

700

2

5

,

0

2

2

=

=

=

g

b

a

G

debu

ρ

 

 

Wypór w połoŜeniu pionowym (rys. I-82): 

]

kN

[

45

,

2

81

,

9

5

,

0

2

2

1

x

x

x

a

W

W

=

=

=

γ

 

 

Warunek równowagi:  

W

1

 = 

G

 

 

m

 

0,70

 

 

kN

72

,

1

45

,

2

=

=

x

x

 

 

Wypór w połoŜeniu poziomym (rys. I-82): 

kN]

[

81

,

9

81

,

9

2

5

,

0

2

y

y

y

b

a

W

W

=

=

=

γ

 

 

Warunek równowagi:  

W

2

 = 

G

 

 

m

 

0,18

 

 

kN

72

,

1

81

,

9

=

=

x

y

 

 

Bela zanurzy się głębiej gdy jest ustawiona pionowo o: 

cm

52

,

0

=

y

x

background image

 

II. 

 

HYDRAULIKA 

RUROCIĄGÓW 

background image

10 

 

W  zamkniętych  przewodach  całkowicie  wypełnionych  cieczą,  ruch  cieczy  odbywa  się  dzięki  róŜnicy 
ciśnień panujących w dwóch przekrojach strumienia. 

Zawarte  w  niniejszym  rozdziale  obliczenia  dotyczą  ustalonego  przepływu  cieczy  w  rurociągach  pod 
ciśnieniem  (z  pominięciem  pomp  i  turbin),  co  oznacza,  Ŝe  parametry  ruchu  (prędkość  i  ciśnienie  w 
przewodzie) zaleŜą tylko od połoŜenia przekroju, natomiast nie zmieniają swych wartości w czasie. 

II.1.

 

RÓWNANIE CIĄGŁOŚCI PRZEPŁYWU 

Równanie  ciągłości  wynika  z  zasady  zachowania  masy.  W  sztywnym  przewodzie  w  ujęciu 
jednowymiarowym przy ruchu ustalonym cieczy nieściśliwej, równanie to ma postać: 

Q

 = const 

 

v

1

v

2

d

1

d

2

 

Dla przypadku rurociągu o zmiennej średnicy oznacza to, Ŝe:  

const

2

2

1

1

=

=

=

υ

υ

A

A

Q

 

 

gdzie:   

υ

 

1

,

 υ

 2

– 

średnie w przekroju prędkości przepływu na odcinkach rurociągów o średnicach 

d

1

 i 

d

 

A

1

,

 A

2

  –

   pola powierzchni przekrojów. 

II.2.

 

RÓWNANIE BERNOULLIEGO 

Równanie Bernoulliego wynika z zasady zachowania energii. MoŜna go sformułować następująco: 
W przepływie cieczy rzeczywistej energia mechaniczna strumienia płynącej cieczy maleje w 
kierunku ruchu o wysokość strat hydraulicznych.  
Graficznym  obrazem  przebiegu  zmian  energii  mechanicznej  na  rozpatrywanym  odcinku  strumienia, 
opisanych równaniem Bernoulliego jest 

linia energii

.  

Przebieg  zmian  energii  potencjalnej  strumienia  obrazuje 

linia  ciśnień

  obniŜona  w  stosunku  do  linii 

energii o wysokość energii kinetycznej 

υ

2

/

2g

.  

Linia ciśnień piezometrycznych

 przebiega poniŜej linii ciśnień o wartość 

p

a

. Jest to linia na której 

układa się zwierciadło cieczy  piezometrach podłączonych w przekrojach rurociągu.  

h

1

h

2

2

g

2

g

p

1

p

1

n

p

2

n

linia en

ergii

inia. ci

śnień b

ezwzgl

. (całko

witych

)

linia ci

śnień p

iezom

etryczn

ych

p

a

p

a

1

  

  

  

  

   

  

  

  

  

  

  

1

2

  

  

  

  

   

  

2

pp

 

background image

11 

 

Przy przyjętym poziom porównawczym i dwóch przekrojach przewodu jak na  II-2 równanie Bernoulliego 
moŜna zapisać następująco:

  

const

2

2

str

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

=

+

+

+

=

+

+

h

g

p

z

g

p

z

υ

α

γ

υ

α

γ

 

 

gdzie: 

 z

1

, z

–  wysokość połoŜenia środków cięŜkości przekrojów 1-1 i 2-2 przewodu ponad 

przyjęty poziom porównawczy, 

 

 p

1

p

–  ciśnienie w środku cięŜkości przekrojów 1-1 i 2-2, 

 

γ

γ

2

1

p

,

p

 

–  wysokości ciśnienia w przekrojach 1-1 i 2-2 przewodu , 

 

g

,

g

2

2

2

2

2

1

υ

υ

 

–  wysokości  energii  kinetycznej  (wysokości  średnich  prędkości  przepływu)  w 

przekrojach 1-1 i 2-2, 

 




+

+

γ

γ

2

2

1

1

p

z

p

z

 

 

– 

wysokości energii potencjalnej cieczy w przekrojach 1-1 i 2-2, 

 

str

h

 

–  suma  wysokości  strat  energii  na  pokonanie  oporów  ruchu  między 

przekrojami 1-1 i 2-2, 

 

 α

1

,

α

2

 

–  współczynniki  St.  Venanta  wynikające  ze  stosowania  wartości  prędkości 

średnich  w  przekrojach  przewodu.  W  przypadku  ruchu  burzliwego 
współczynniki te moŜna pomiąć, gdyŜ ich wartości są bliskie 1. 

II.3.

 

OBLICZENIE WYSOKOŚCI STRAT ENERGII 

Człon 

str

h

 

w równaniu Bernoulliego (II-3) wyraŜa sumę wysokości strat energii: 

 

lokalnych wynikających z pokonywania oporów miejscowych (np. na poszerzeniu rurociągu), 

 

na długości przewodu związane wywołane tarciem cieczy o ścianki rurociągu. 

II.3.1. 

 

Straty lokalne 

Straty  lokalne  są  związane  z  przeszkodami  występującymi  na  drodze  płynącego  strumienia,  np.:  nagłe 
poszerzenie lub zwęŜenie rurociągu, zawory, kryzy, wodomierze, kolanka itp.  

Wielkość tych strat oblicza się ze wzoru Weissbacha: 

g

h

2

2

lok

υ

ζ

=

 

 

gdzie: 

υ

 

 

średnia  prędkość  przepływu  za  przeszkodą  wywołującą  lokalną  stratę  energii 
(wyjątek  stanowi  strata  na  wylocie  z  rurociągu,  gdzie 

υ

  oznacza  prędkość  tuŜ 

przed przekrojem wylotu), 

 

ζ 

 

bezwymiarowy  współczynnik  straty  lokalnej  zaleŜny  od  rodzaju  przeszkody, 
geometrii rurociągu itp. Wartości tych współczynników zawiera norma PN-76/M-
34034. MoŜna je takŜe znaleźć w tablicach [10]. 

II.3.2. 

 

Straty na długości 

Straty na długości (liniowe) wywołane są tarciem cieczy o ściany przewodu. Wysokość tych strat moŜna 
ją obliczyć korzystając z formuły Darcy'ego-Weissbacha: 

g

d

l

h

dl

2

2

υ

λ

=

 

 

background image

12 

 

gdzie: 

l

 

–  długość rozpatrywanego odcinka rurociągu, 

 

d

 

–  średnica rurociągu, 

 

υ

  

– średnia prędkość przepływu w rurociągu, 

λ

 

–  bezwymiarowy współczynnik tarcia będący funkcją: 

Dla przewodów o przekroju kołowym współczynnik 

λ

 w ruchu laminarnym jest odwrotnie proporcjonalny 

do liczny Reynoldsa i oblicza się wg wzoru Hagena – Poiseuille’a: 

λ

 = 64/

Re

 

 

Na  wartość  oporów  przepływu  w  ruchu  turbulentnym  wpływa  takŜe  chropowatość  powierzchni 
przewodu. Wartość współczynnika oporów liniowych jest funkcją: 

=

Re

,

d

k

f

λ

 

 

gdzie:   

k  

– chropowatość bezwzględna przewodu (średnia wysokość nierówności ścian przewodu), 

v

d

Re

/

=

υ

  – liczba Reynoldsa, 

 

   

ν

  

– kinematyczny współczynnik lepkości cieczy, 

Wartość współczynnika 

λ

 dla przewodów o przekroju kołowym odczytać moŜna z nomogramu Moody'ego 

PRZYKŁAD Straty liniowe w ruchu laminarnym 

Obliczyć wysokość strat liniowych w rurociągu o długości 

L

 i średnicy 

d

 

Dane: 

 

L

 = 1000 m, 

d

 = 0,1 m, 

υ

 = 0,02 m/s, 

t

 = 20

°

 

Szukane:

 

h

dl

 

Rozw.: 

Wysokość strat energii na długości oblicza się ze wzoru: 

g

d

L

h

dl

2

2

υ

λ

=

 

 

Aby wyliczyć wartość współczynnika 

λ

, naleŜy ustalić reŜim ruchu, czyli obliczyć liczbę Reynoldsa: 

2320

2000

10

1

0

02

0

6

<

=

=

=

,

,

d

Re

ν

υ

 

 

Ruch jest laminarny, czyli: 

 

 

032

0

2000

64

64

,

Re

=

=

=

λ

 

 

Straty liniowe wynoszą zatem: 

 

m

01

0

81

9

2

02

0

1

0

1000

032

0

2

2

2

,

,

,

,

,

g

d

L

h

dl

=

=

υ

λ

 

PRZYKŁAD  Straty liniowe w ruchu turbulentnym 

Obliczyć wysokość strat liniowych w rurociągu o długości 

L

 i średnicy 

d

 

Dane: 

 

L

 = 1000 m, 

d

 = 0,1 m, 

υ

 = 0,5 m/s, 

t

 = 20

°

C, 

k

 = 0,4 mm 

 

Szukane:

 

h

dl

 

Rozw.: 

Aby  wyznaczyć  współczynnik 

λ

  konieczny  do  obliczenia  wielkości  strat  energii,  naleŜy  określić  reŜim 

ruchu, czyli obliczyć wartość liczby Reynoldsa: 

2320

000

50

10

1

0

5

0

6

>

=

=

=

,

,

d

Re

ν

υ

 

 

Ruch  jest  turbulentny,  czyli  wartość  współczynnika  strat  liniowych  odczytać  naleŜy  z  nomogramu 
Moody’ego. 

(

)

(

)

031

0

004

0

000

50

,

,

;

f

,

Re

f

d

k

=

=

=

λ

 

 

Szukane straty liniowe wynoszą zatem: 

m

95

3

81

9

2

5

0

1

0

1000

031

0

2

2

2

,

,

,

,

,

g

d

L

h

dl

=

=

=

υ

λ

   

background image

13 

 

 

N

o

m

o

g

ra

m

 M

o

o

d

y

’e

g

o