Насадки – це короткі трубки різної форми, що прикріплюються до отворів у судинах для збільшення витрати через отвори, одержання більш компактного струменя і збільшення дальності її дії. Насадки бувають зовнішні і внутрішні, і різні за формою – циліндричні, конічні, коноідальні, що розширюються і звужуються (рис. 29).
Збільшення витрати рідини через отвори з насадками в порівнянні з безнасадочним витіканням порозумівається підвищенням коефіцієнта звуження струменя. Якщо для круглого отвору в судині з гострими крайками , то у конічного насадка що сходиться (рис. 29, в) з кутом конусності 13°24' , в інших випадках (рис.26, а, б, м, д) . Звуження струменя має місце на початковій ділянці насадка. При виході з насадка струмінь цілком заповнює перетин труби, тобто площа перетину струменя стає рівною площі отвору.
Рух рідини в трубопроводах
Усі трубопроводи можна розділити на прості і складні. Простим називають трубопровід, що складається з труб однакового діаметра і не має по шляху відгалужень, складним – всі інші трубопроводи, що складаються з ряду простих, з'єднаних тим чи іншим способом (наприклад, міський водопровід і ін.).
Розрізняють короткі і довгі трубопроводи. Короткими називають трубопроводи, втрати напору в місцевих опорах яких складають більш від втрат напору в прямих ділянках трубопроводу. До них відносяться всмоктувальні трубопроводи насосних установок, гідролінії гідроприводів і ін. Довгими називаються трубопроводи, у яких втрати напору по довжині настільки перевищують місцеві втрати напору, що останніми без збитку для точності розрахунку можна зневажити, або прийняти їх орієнтовно рівними від втрат напору по довжині.
У залежності від роду переміщуваної рідини трубопроводи часто називають водопроводи, нафтопроводи, газопроводи і т.д.
Простий трубопровід
Розглянемо простий короткий трубопровід (рис. 30), що складається з прямолінійних ділянок і місцевих опорів, і підрахуємо в ньому втрати напору, для чого скористаємося принципом додавання втрат:
З отриманого вираження видно, що обчислення втрат напору цим методом дуже громіздко і займає багато часу, особливо якщо трубопровід складається з великого числа ділянок. Замінимо в цьому вираженні швидкість витратою і зробимо приведення подібних членів, тоді
чи
(107)
Позначимо вираження, що є в дужках, буквою , тоді
(108)
Величина називається опором трубопроводу і залежить від його довжини, діаметра, місцевих опорів, а при квадратичному законі опору і від шорсткості, причому в останньому випадку для даного трубопроводу .
Складні трубопроводи
Послідовне з'єднання трубопроводів.
Розглянемо складний трубопровід (рис. 31), що складається з декількох простих трубопроводів, з'єднаних послідовно й що мають опори, , , .
На підставі рівняння нерозривності потоку витрата рідини по кожному з цих ділянок трубопроводу буде однаковою і дорівнює , а втрати напору в них відповідно до рівняння (108) будуть: , , .
Втрати напору в розглянутому трубопроводі відповідно до принципу накладення втрат можуть бути обчислені в такий спосіб:
(109)
Таким чином, опір складного трубопроводу при послідовному з'єднанні труб збільшується й у загальному випадку складе
(110)
Паралельне з'єднання трубопроводів.
Розглянемо складний трубопровід (рис. 32), що складається з декількох простих трубопроводів, з'єднаних паралельно. Нехай опори трубопроводів рівні , , , а витрати рідини по них , , .
Відповідно до рівняння нерозривності потоку загальна витрата рідини по такому трубопроводі буде
(111)
Втрати напору в кожнім із трубопроводів підраховуються по формулі (108):
(112)
(113)
(114)
Втрати напору в кожнім із простих трубопроводів, а також загальні втрати напору в розглянутому складному трубопроводі будуть рівні різниці повних напорів у перетинах і :
(115)
З рівнянь (112) – (115) видно, що , , .
Знайдемо з рівнянь (112) – (115) значення витрат у кожнім із простих трубопроводів і підставимо їх у рівняння (1.111):
Звідси втрати напору в розглянутому трубопроводі будуть
(116)
Таким чином, опір складного трубопроводу при паралельному з'єднанні зменшується і складає
(117)
Разветвленное соединение трубопроводов.
Пусть задано разветвленное соединение трубопроводов (рис. 1.33), состоящее из шести участков труб 1-6 (с известными диаметрами и эквивалентными длинами с учетом местных сопротивлений) и четырех узлов (А, В, С и D). К точке А подводится жидкость с давлением р и расходом q, от точки D жидкость отводится. Требуется определить расходы на всех участках (Q1, Q2, … Q6) и давления в точках В, С и D, то есть девять параметров. Для решения составим девять алгебраических уравнений – шесть выражений потерь давления на участках 1 – 6 и три уравнения расходов в узловых точках:
|
где - сопротивление і – го участка трубопровода.