Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Физика

Местные сопротивления.  Просмотрен 37

При движении реальных жидкостей кроме потерь на трение по длине потока, возникающих из-за вязкости жидкости, могут возникать и местные потери напора. Причиной последних являются местные сопротивления (краны, задвижки, сужения, расширения, повороты трубопроводов, и прочее), которые вызывают изменение скорости движения или направления потока.

Потери напора в местных сопротивлениях определяются по формуле

, (6.5)

где x - коэффициент местных потерь;

- cкоростной напор;

u - средняя скорость.

Коэффициентом местных потерь x называется отношение потери напора в данном местном сопротивлении к скоростному напору

.

В некоторых случаях удобно определять местные сопротивления через так называемую эквивалентную длину местного сопротивления. Эквивалентная длина местного сопротивления – это такая длина прямого трубопровода, на которой происходит такая же потеря напора hм, как и в данном местном сопротивлении.

Эквивалентную длину lэ можно определить из равенства

; , (6.6)

где k - коэффициент, определяемый опытным путем.

Отсюда

Понятие эквивалентной длины позволяет ввести понятие о приведенной длине трубопровода

где l - действительная длина трубопровода.

Коэффициент местных потерь x в общем случае зависит от формы местного сопротивления, от числа Re, от шероховатости поверхности, а для запорных устройств

 

Типы местных сопротивлений.

Рис. 6.4

1. Внезапное расширение потока (см. рис. 6.4).

Уравнение неразрывности потока для несжимаемой жидкости имеет вид

(6.7)

Отсюда

 

. (6.8)

Подставляя (6.8) во второе выражение из (6.6), получим

(6.9)

Сравнивая (6.9) с (6.5), найдём

(6.10)

Выразим из (6.7) u1

. (6.11)

Подставляя (6.11) во второе выражение из (6.6), получим

(6.12)

Сравнивая (6.12) с (6.5), найдём

.

Таким образом, по формулам (6.9), (6.12) можно определить потери напора в местном сопротивлении в случае известных скоростей u1 или u2. Для приближенных расчётов коэффициент k можно принять равным 1.

 

Рис. 6.5 Рис. 6.6

2. Выход из трубы в резервуар больших размеров (рис. 6.5).

В данном случае площадь сечения резервуара ω2 >> ω1 и поэтому

.

» 1.

3. Внезапное сужение потока (рис. 6.6).

В данном случае происходит внезапное увеличение скорости. На некотором расстоянии ниже по течению происходит сжатие струи (сечение сс), а затем переход от сжатого сечения к нормальному.

Потери напора при внезапном сужении значительно меньше потерь напора при внезапном расширении.

4. Постепенное расширение потока (диффузор) (рис. 6.7).

Рис. 6.7

При малых углах q £ 4-50. Течение в диффузоре происходит безотрывно. При углах q > 4-50 происходит отрыв потока от стенки. Безотрывное течение в диффузоре происходит практически без потерь, течение с отрывом сопровождается значительными потерями энергии на вихреобразование.

При угле 2q @ 700 коэффициент потерь достигает максимума.

Предыдущая статья:Структура турбулентного потока. Следующая статья:Зависимость коэффициента местных потерь от числа Рейнольдса.
page speed (0.024 sec, direct)