Рис. 8.Внезапное сужение трубопровода
При внезапном сужении трубы (рис.8) потери энергии определяются трением потока при входе в трубу меньшего диаметра и вихреобразованием. Поток срывается с угла, сужается, образует вихри. Кольцевое пространство вокруг суженной части потока заполнено завихрённой жидкостью. Потеря напора определяется экспериментально по формуле Вейсбаха-Дарси через скорость в узком сечении V2
.
При внезапном сужении коэффициент сопротивления находят по формуле Идельчика [1], для скорости в в узком сечении V2 (рис.8)
где ξвн.с. - коэффициент сопротивления внезапного сужения, зависящий от степени сужения.
Потери энергии при входе потока из резервуара в трубу.
Рис. 9. Вход в трубу из резервуара - hвх.тр
При входе потока в трубу из резервуара из-за больших размеров резервуара, при отсутствии закруглений на выходе и когда S1>>S2 и n= S1/S2→0. Потери напора определяются через скорость V2 в трубе
.
Потери энергии при постепенном сужении трубы.
|
|
Постепенное сужение трубы называется конфузором (рис.10). Течение жидкости в конфузоре сопровождается увеличением скорости и падением давления. Давление жидкости в начале конфузора выше, чем в конце, поэтому причин к возникновению вихреобразований и срывов потока нет и потери маленькие.
Рис.10. Потери энергии при постепенном сужении трубопровода (конфузор).
В конфузоре имеются потери на трение, но поскольку его длина обычно l/D≈ 3-4, сопротивление конфузора меньше, чем диффузора, зависит от угла конфузора, его длины. Потери находят по формуле Вейсбаха- Дарси
для значения коэффициента ζкон. = 0,06-0,09.
Поворот трубы
8.1.Поворот трубы на произвольный угол без закругления называется "колено" (рис.11а). При входе в колено происходит отрыв потока и потери связаны с вихреобразованием, а также с возникновением вторичных движений в потоке, потери увеличиваются при увеличении угла поворота колена δ. Коэффициент сопротивления колена определяют экспериментально(рис.11б), а потери напора определяют по формуле
hкол. = ξкол(V2/2g).
Величина коэффициента сопротивления может быть определена приближённо по формуле ζкол =1,21*Sin2 δ,
где δ – угол поворота в градусах.
Рис.11. Поворот трубы – колено(а), зависимость коэффициента сопротивления колена ζкол=f(δ) от угла поворота (б)
2.Постепенный поворот трубы называется отводом (рис.12).
Плавность поворота уменьшает вихреобразование, сопротивление отвода меньше, чем сопротивления колена.
При большом значении отношения R/d, срыв потока устраняется полностью. Коэффициент сопротивления отвода ξотв зависит от отношения R/d, угла δ, а также от формы поперечного сечения трубы. Для круглых труб и угла 90 град – ζ1, для других углов коэффициент находят относительно ζ1 скоэффициента для угла 90 град.
|
|
Рис.12. Потери при постепенном повороте трубы
Потери напора, определённые по коэффициентам ξотв, учитывают только сопротивление, обусловленное кривизной. При расчёте трубопроводов, содержащих отводы, следует длины этих отводов включать в общую длину трубопровода для определения потерь на трение, затем к потере на трение нужно прибавить потери, определяемые коэффициентом ξотв.
Ниже в таблицу сведены коэффициенты местных сопротивлений различной конфигурации.