Гідравлічний опір у трубопроводі

Розрізняють гідравлічний опір по довжині — втрати на тертя (h_т), які залежать від довжини та перерізу трубопроводів, їх шорсткості, в'язкості рідини та швидкості руху, та місцеві гідравлічні опори (h_м), де відбувається зміна швидкості за напрямком та величиною: ${\displaystyle h_{B}=h_{T}+\Sigma h_{M}}$.

За одиницю вимірювання напору і, відповідно, втрат напору (гідравлічних опорів) у гідравліці прийнято метри водяного стовпа (м. вод. ст.). Для круглих труб сталого перерізу втрати напору на тертя визначають за формулою Дарсі-Вейсбаха

${\displaystyle h_{T}=\lambda \cdot {\frac {l}{d}}\cdot {\frac {u^{2}}{2g}}}$,

де l і d — відповідно довжина та діаметр трубопроводу; u — середня швидкість руху рідини; λ — коефіцієнт гідравлічного тертя, який залежить від в'язкості, яка входить до числа Рейнольдса та відносної шорсткості стінок труби ${\displaystyle {\frac {\Delta }{d}}}$ (Δ — абсолютна висота шорсткості) тобто

${\displaystyle \lambda =f\left({\operatorname {Re} ,{\frac {\Delta }{d}}}\right)}$.

Вплив обох чинників на величину λ є різним для різних режимів руху. Для труб некруглого перерізу у формулах замість діаметра d застосовують значення гідравлічного діаметра

${\displaystyle d_{\Gamma }={\frac {4S}{\Pi }}}$,

де S і П — площа та периметр перерізу труби.

Втрати напору у місцевих опорах визначають за формулою

${\displaystyle h_{M}=\zeta \cdot {\frac {u_{2}^{2}}{2g}}}$,

де u₂ — середня швидкість потоку після місцевого опору; ξ — коефіцієнт місцевого опору, який визначають за довідковими даними по результатах експериментів.

У практиці гідравлічного транспортування різних твердих матеріалів найчастіше застосовують параметр питомі втрати напору

${\displaystyle i=\lambda {\frac {u^{2}}{2gd}}}$,

одиницею вимірювання якого є м вод. ст./м.

У процесі експлуатації трубопроводів гідравлічний опір збільшується внаслідок відкладання парафіну (нафтопроводи), скупчення води, конденсату або утворення гідратів вуглеводневих газів (газопроводи). Для зниження гідравлічного опору проводять періодичне очищення внутрішньої порожнини трубопроводів спеціальними шкребками або роздільниками.

Питомі втрати напору, як правило, збільшуються зі збільшенням концентрації суспензії (гідросуміші), яка піддається гідротранспорту. Виключення складає випадок, коли змінюються характеристики рідкого середовища. Так, при певній швидкості V руху вуглемасляного грануляту в трубопроводі питомі втрати напору стають меншими ніж для води внаслідок утворення емульсії «масло у воді», яка стає несучим середовищем (ефект зміни несучого середовища при гідротранспорті).[1]

Найбільше впливає на гідравлічний опір газу наявність в потоці газу рідкої фази, яка конденсується і накопичується в понижених місцях траси. Утворення при цьому гідратів і гідравлічні пробки на внутрішній поверхні труби локалізуються по довжині траси в природних пастках рідини (в понижених місцях газопроводу).

• Гідравлічний транспорт

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• Світлий Ю. Г., Білецький В. С. Гідравлічний транспорт (монографія). — Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, «Редакція гірничої енциклопедії», 2009,. — 436 с.