Напор

Напор, гидравлическое давление, выраженное высотой водяного столба. Наглядное представление о различных видах Н. дает основное для гидравлики ур-ие Даниила Бернулли для элементарной струйки, реальной жидкости в установившемся движении:

^г+У⁺2 g + ^tl0=^C’

где г—вертикальное расстояние данного сечения струйки от горизонтальной плоскости, произвольно выбранной за нулевую (потенциальная энергия положения которой принята равной б); р—гидромеханич. давление в данном сечении струйки; γ—уд. вес жидкости: V—скорость частицы жидкости в данном сечении вдоль струйки; д—ускорение силы тяжести=9,81 м/ск²; h₀—потеря И. на протяжении от нек-рого начального сечения струйки до данного сечения; С— постоянная величина для всей рассматриваемой струйки. Все входящие в ур-ие члены имеют линейную размерность. Ур-ие выведено для единицы веса жидкости. По умножении на вес рассматриваемой частицы все члены ур-ия получат размерность работы, и каждый член будет представлять собою определенный вид запаса энергии рассматриваемой частицы. Член г—геодезии, отметка положения частицы—называется геодезическим Н. и выражает запас потенциальной энергии положения данной частицы. Член ^р — приведенная высота давления—

называется пьезометрическим Н. и выражает запас потенциальной энергии давления данной частицы. Сумма г + ^представляет собой Н., выражающий весь запас потенциальной энергии рассматриваемой частицы. Член^р‘ носит название скоростного

Н. и выражает запас кинетич. энергии частицы. Член 1ι₀ называется потерей Н. и выражает собой потерю энергии на пути движения частицы. Для случая потенциального безвихревого движения жидкости ур-ие Д. Бернулли м. б. с полной точностью применено к целому потоку жидкости с поперечным сечением конечных размеров, например к потоку в трубе. Для движения без потенциала скоростей ур-ие Д. Бернулли м. б. применено и к целому потоку с сечением конечных размеров только в случае т. наз. периодически установившегося параллельного движения или медленно изменяющегося движения (mouvement graduellement vari6). В последнем случае в ур-ии Д. Бернулли величины г и р берутся для произвольной, но обязательно одной и той же, струйки. Вместо истинной скорости элементарной струйки подставляют среднюю для всего сечения скорость, причем одновременно с этой подстановкой приписывают к члену ~ ур-ия Д. Бернулли коэф. а, численные значения к-рого, когда движение происходит в сосудах правильной формы при отсутствии значительных возмущений, не превосходит 1,11. Поэтому практика для громадного числа случаев одноразмерного движения принимает обычно а=1, то есть

V² _ V^{2 а} 29 ~ 2»

Применяя ур-ие Д. Бернулли к целому потоку в трубе, h₀ можно выразить так:

Zj * 29 · ‘ ^Л D 29’

здесь ξ и А—коэфициенты, зависящие: ξ—от местных препятствий на пути движения жидкости и А—от шероховатости стенок трубопровода, а также от скорости и i гидравлического радиуса потока; оба коэф-та зависят также от вязкости жидкости и определяются опытным путем; ϊ-г-длина трубо-

нровода;Л—диаметр его. Член 2£ Г₇ представляет собой потерю напора от местных сопротивлений, появляющихся при проходе жидкости через колена, тройники, задвижки, краны, клапаны и другие фасонные и арма турные части водопровода. Член А · ’_п ζ~

представляет собой потерю II. от трения.

Определение потерь II. чрезвычайно важно, т. к. только зная потери можно судить о фактич. запасе энергии в жидкости. Если от горизонтальной плоскости, отстоящей на высоте полного начального И. от нулевой горизонтальной плоскости сравнения, отложить вниз отрезки, равные потерям напора, для соответствующих точек водопровода и полученные точки соединить линиями, то линия,т.о.полученная,носит название н а-норной ли н и и. Напорная линия характеризует запас энергии в данной точке трубопровода при установившемся движении. В целом ряде инженерных сооружений желательно преобразовать всю потенциальную энергию в кинетическую, в других, наоборот, иметь всю энергию в потенциальной форме. Такое превращение достигается при помощи специальных гидравлич. устройств. R пожарном деле, например при помощи брандспойта, весь пьезометрич. Н. преобразуется в скоростной Н., что позволяет получать мощную пожарную струю. При этом член ур-ия Д. Бернулли ^р уменьшается почти до нуля, а член возрастает до возможно большей величины. При впуске жидкости на лопатки турбины точно также преобразовывают пьезометрич. Н. в скоростной, что достигается в случае капельной жидкости (воды) при помощи направляющего аппарата и в случае упругой жидкости (газа или пара) при помощи особой насадки—сопла. При питании паровых котлов водой обычно употребляется инжектор (смотрите), в котором скоростной Н. текущей смеси пара и воды преобразуется в пьезометрический Н.; здесь, наоборот, член уравнения/Д. Бернулли

V² р

_2д понижается почти до нуля, а член возрастает до необходимой большей величины. Превращение скоростного напора в пьезометрический происходит в различного рода диффузорах. Приводимые здесь примеры являются только некоторыми характерными частными случаями преобразования одного вида Н. в другой.

При расчете водоводов различают статический Н. и динамический Н. В начале трубопровода имеется всегда заданный ц шор определяемый или высотой расположения напорного бака (смотрите) или пьезометрическим Н., создаваемым в этом мосте насосом. В первом случае потенциальная энергия выражается напором положения г—первым членом ур-ия Д. Бернулли, во втором случае потенциальная энергия выражается пьезометрическим напором ^р — вторым членом того же ур-ия. Начальный II. определяет собой статич. Н. для всей сети водопровода, который т. о. постоянен для всякой точки сети водопровода. При возникновении течения жидкости появляется потеря Н. вдоль водовода, что понижает II. в различной степени для разных точек водовода. Особенно сильно понижается II. в удаленных от начала питания точках. При нек-ром установившемся режиме динамич.

Н. представляет собой разность статич. Н. и потери II. до данной точки водопровода. Напорная линия изображает динамич. Н. в данной точке водовода. В силовых трубопроводах, где Н. вообще очень велик, динамич. II. при установившемся режиме течения, так же как и в обычном водопроводе, ниже статического вследствие потерь, которые определяют собой кпд водопровода. При запирании трубопровода с протекающей в нем жидкостью происходит вследствие гидрав-лич. удара следующее явление: динамич. Н. быстро повышается и может достигнуть значительной величины, превышающей статический Н. Это явление вообще опасно для труб и при быстром закрытии затворов может повлечь за собой разрыв труб вблизи задвижки и порчу водовода. Для устранения этого опасного явления предписывается медленное закрывание затворов в течение нескольких минут (смотрите Гидравлика). В водопроводном деле при подводе воды к источникам потребления, как наир, к пожарным гидрантам или водоразборным кранам, необходимо иметь некоторый избыток Н. у гидранта или крана для расходования этого Н. при пользовании источником потребления, например для создания пожарной струи. Этот избыток Н. в данной точке сети носит название свободного Н. Свободный Н. для каждой точки водопроводной сети должен быть не менее определенной величины.

Лит.: E С ь м а п И. Г., Гидравлика, 3 изд., Тифлис, 1930; Б р и л и и г С. Р., Пособие для проектир. а расчета водопроводных линий и городских сетей, 12 изд., Москва, 1930; II а в л о в с к и И Η. Н„ Гидравлика, Ленинград, 1930; В a n k 1 О., Energie-Um-wandlungen in ElUssigkeiten, В. 1, В., 1921; см. также Гидравлика. В. Брилинг.