Wyznaczenie współczynnika strat liniowych

Podczas przepływu cieczy energia kinetyczna płynu zostaje rozproszona w wyniku naprężeń statycznych. Gdy spada energia kinetyczna to wzrasta energia wewnętrzna cieczy. Część tej energii przenika do środowiska na zewnątrz a cześć podnosi jej temperaturę. Straty energii zależą od czynników takich jak: średnica, długość, chropowatość wewnętrznej powierzchni rurociągu, lepkości i gęstości cieczy, stałej prędkości średniej płynu.
Liczba Reynoldsa to taka wartość poniżej której ruch cieczy w prostoosiowym rurociągu jest laminarny a powyżej turbulentny. Ruch laminarny w burzliwy zmienia się, gdy prędkość cieczy przekroczy pewną krytyczną wartość. Do celów praktycznych przyjmujemy wartość krytycznej liczby Reynoldsa jako 2320.

Celem naszego ćwiczenia było określenie spadku ciśnienia dla ustalonego przepływu cieczy w prostoliniowym odcinku rurociągu o stałej średnicy, wyznaczenie współczynnika strat liniowych oraz określenie granicznej wartości liczby Reynoldsa.

Chropowatość hydrauliczna rurociągu zależy od liczby Reynoldsa oraz chropowatości naturalnej materiału. Gdy wartość liczby Reynoldsa jest duża chropowatość jest stała i zależy tylko od naturalnej chropowatości rury. Im chropowatość hydrauliczna jest mniejsza tym lepiej. Wpływa to na mniejsze zużycie energii potrzebnej do transportu cieczy w rurach, co wpływa na ekonomiczność rurociągu. Gładka, bezszwowa powierzchnia minimalizuje gromadzenie się osadów, co pozwala obniżyć koszty utrzymania i czyszczenia – projektowany rurociąg już od samego początku jest bardziej wydajny.

Straty ciśnienia przy przepływie wody przez rurociąg w warunkach dużej wartości liczby Reynoldsa określa wzór:

$$P_{l} = \lambda\frac{8\rho L_{i}}{\pi^{2}d_{i}^{5}}Q^{2}$$

π ∖ n