Другие виды местных сопротивлений

В большинстве случаев коэффициенты гидравлического сопротивления ξ устанавливаются опытным путем. Ниже приведем значения коэффициентов ξ для некоторых местных сопротивлений при развитом турбулентном режиме течения. Для различных сопротивлений составлены специальные справочники, например, «Справочник по гидравлическим сопротивлениям» И.Е. Идельчика.

– Внезапное сужение трубы

Внезапное сужение трубы (рис. 5.6) всегда вызывает меньшую потерю энергии, чем внезапное расширение с таким же соотношением площадей. В этом случае потери обусловлены трением потока при входе в узкую трубу и потерями на вихреобразование. Последние вызываются тем, что поток не обтекает входной угол, а срывается с него и сужается (подробнее – см. истечение жидкости через отверстия и насадки); кольцевое пространство вокруг суженной области заполняется завихренной жидкостью. В процессе дальнейшего расширения потока происходит потеря напора, определяемая формулой Борда.

 

Потери в этом случае определяются формулой (при , Re>10⁴):

,

где  можно определить по полуэмпирической зависимости И.Е. Идельчика

;

где  – степень сужения.

При  (втекание в трубу из бесконечного резервуара) . Более точная формула для определения коэффициента потерь

.

Закруглением входной кромки можно значительно уменьшить потерю при входе в трубу, при закругленной кромке при входе в трубу из резервуара .

Отметим, что нижнее число Рейнольдса, при котором течение считается автомодельным (потери не зависят от Re) при внезапном сужении, превышает Re>10⁴ (при внезапном расширении, как было отмечено выше, это Re>3500).

Изменение коэффициента потерь от степени сжатия представлены в таблице.

S2/S1	0,01	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8
	0,5	0,5	0,42	0,33	0,25	0,15

– постепенное сужение трубы (конфузор)

Течение жидкости в конфузоре (рис. 5.7) сопровождается возрастанием скорости и падением давления; так как давление жидкости в начале конфузора выше, чем в конце, причин к возникновению вихреобразования и срывов потока (как в диффузоре) нет.

 

В конфузоре имеются лишь потери на трение. Небольшое вихреобразование и отрыв потока возникает лишь на выходе из конфузора в месте соединения конической трубы с цилиндрической. Для ликвидации вихреобразования и связанным с ним потерь рекомендуется коническую часть плавно сопрягать с цилиндрической или коническую часть заменять криволинейной, плавно переходящей в цилиндрическую (сопло). При этом можно допустить значительную степень сужения n при небольшой длине вдоль оси и небольших потерях. Коэффициент сопротивления сопла будет равен  в зависимости от n, плавности сужения, а также Re (большим Re соответствуют малые  и наоборот).

Потери в конфузоре определяются формулой (при , Re>10⁴):

,       

где ; .

– Взаимное влияние местных сопротивлений

Принцип суммирования потерь по длине трубопровода дает надежные результаты, если расстояние между отдельными местными сопротивлениями достаточно для того, чтобы искажение эпюры скоростей, вызванное одним из них, не сказывалось на сопротивлении, лежащем ниже по течению. Для этого необходимо, чтобы местные сопротивления (турбулентный режим течения) отстояли друг от друга не ближе, чем

,

где  – длина влияния местного сопротивления;  – коэффициент гидравлического трения трубы, на которой расположено местное сопротивление.

При больших числах Рейнольдса в первом приближении

.

При малых числах Re, т.е. при ламинарном режиме течении взаимное влияние местных сопротивлений проявляется слабее (меньше ):

.

 

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться: