Коэффициенты местного сопротивления

Теперь рассмотрим расчет потерь напора на преодоление местных сопротивлений, т. е. определение в уравнении (8-1).

В различных местных сопротивлениях происходят изменения значения скорости потока (рис. 8-3, а, б), ее направления (рис. 8-3, в, г) или одновременно и значения, и направления скорости (рис. 8-4). При этом возникают дополнительные необратимые потери энергии (напора), кроме потерь, связанных с трением. Так, при внезапном увеличении сечения трубы (рис. 8-3, а) напор теряется вследствие удара потока, выходящего с большей скоростью из части трубопровода с меньшим диаметром, о поток, движущийся медленнее в части трубопровода с большим диаметром; при этом в области, примыкающей к прямому углу трубы более широкого сечения, возникают обратные токи-завихрения, на образование которых бесполезно тратится часть энергии. При внезапном сужении трубопровода (рис. 8-3, б) дополнительная потеря энергии обусловлена тем, что сечение потока сначала становится меньше сечения самой трубы и лишь затем поток -расширяется, заполняя всю трубу. При изменении направления потока (рис. 8-3, в, г) образование завихрений происходит вследствие действия инерционных (центробежных) сил.

Рис. 8-3. Некоторые местные сопротивления:	Ряс. 8-4. Некоторые запорно-регулирую- щие устройства:
а - внезапное расширение; б – внезапное сужение; в – плавный поворот на 90° (отвод); г – резкий поворот на 90° (колено).	а – пробковый кран; б – стандартный вентиль; в – прямоточный вентиль с наклонным шпинделем

Потери напора в местных сопротивлениях, как и потери на трение, выражают через скоростной напор. Отношение потери напора в данном местном сопротивлении к скоростному напору называют коэффициентом потерь энергии в местном сопротивлении, или просто коэффициентом местного сопротивления, и обозначают через Следовательно, для различных местных сопротивлений:

или суммарно – для всех местных сопротивлений трубопровода:

8-12

Коэффициенты различных местных сопротивлений в большинстве случаев находят опытным путем; их средние значения приводятся в справочной литературе. В прилагаемой таблице представлены примерные значения коэффициентов наиболее широко распространенных местных сопротивлений.

С учетом выражений (8-5) и (8-12) расчетное уравнение (8-1) для определения общей потери напора может быть представлено в виде

8-13

где – сумма коэффициентов сопротивления (сопротивления трения и местных сопротивлений).

Таким образом, потеря напора находится по уравнению

8-13а

Соответственно потеря давления (с учетом того, что Ар – р gh_a)

8-13б

Величина h_n в уравнении (8-13 а) выражается в м столба жидкости и не зависит от рода жидкости, а потери давления зависят от ее плотности.

Таблица II-1. Коэффициенты местных сопротивлений

Местные сопротивления
Вход в трубу из сосуда большого объема
при острой входной кромке	0,5
при острой входной кромке и выступе трубы внутрь сосуда на расстояние больше половины диаметра трубы	до 1,0
Выход из трубы в сосуд большого объема	1,0
Внезапное расширение (рис. 8-3, а) (при расчете скоростного напора по скорости в меньшем сечении)
Внезапное, сужение (рис. 11-24, б) (при расчете скоростного напора по скорости в меньшем сечении)					1.25
	0.5	0.43	0.3	0.15
Отвод при =90° и R 3d (рис. 8-3, в)	0,14
Колено при =90° (рис. 8-3, г) без закругления	1,1-1,3
Пробочный кран (рис. 8-4, а)	0,05
открытый
при увеличении от 20 до 50°	От 2 до 95
при = 67°
Вентиль стандартный (рис. 11-25, б) при полном открытии
при d =13 мм
при d = 20 мм
при d = 40 мм и более	4–6
Вентиль прямоточный с наклонным шпинделем (рис. II-25, в) для 25 мм и более при полном открытии	До 1