Под действием умеренного перепада давлений

Эксплуатационные характеристики гидравлических агрегатов в немалой степени зависят от перетекания жидкости через зазоры.

Пусть под действием перепада давления через зазор высотой и глубиной (в направлении потока) движется жидкость (рис.4.5). С помощью рассуждений, аналогичных тем, которые были использованы выше при анализе распределения скоростей по живому сечению ламинарного потока в круглой цилиндрической трубе, получим для изотермического ламинарного течения в зазоре между параллельными неподвижными поверхностями

,

или

, (4.26)

где - местная скорость в точке А на расстоянии от осевой линии зазора.

 

 

Рис. 4.5. Профиль местных скоростей в зазоре между

неподвижными параллельными плоскостями

 

Учитывая, что при , определим максимальную скорость течения в зазоре:

.

Подставляя это значение в формулу (4.26), получим

.

Определим объёмный расход через участок зазора шириной

.

Интегрируя и подставляя пределы, получаем

.

Или в расчёте на единицу ширины зазора

, (4.27)

Т.е. расход при ламинарном течении через зазор, образованный неподвижными параллельными плоскими стенками, пропорционален кубу зазора.

Решим уравнение (4.27 39) относительно перепада давления

.

 

Пьезометрическая высота гидравлических потерь составляет таким образом

 

. (4.28)

 

Сравнивая этот результат, выражающий закон Пуазейля для ламинарного течения через зазор, с величиной потерь, выраженной в «форме Дарси» (3.28), и учитывая, что в случае зазора

,

 

приходим к выводу, что для такого зазора коэффициент формы , как показано в таблице 4.1.

Это значение , как и полученные здесь выражения для , остаются справедливыми и для зазора, образованного соосными цилиндрическими поверхностями, радиусы которых несоизмеримо велики по сравнению с величиной зазора.