В случае
круглых и прямоугольных труб С можно находить по формуле (4.47), зная
коэффициент гидравлического трения .
Приводим некоторые формулы для вычисления коэффициента С.
Формула Н. Павловского
, (4.108)
где -
коэффициент шероховатости стенок русла; у - показатель степени при
м;
. (4.109)
Более простые зависимости:
при
м; (4.110)
при
м.
Известны частные случаи формулы Н. Павловского:
формула Маннинга
; (4.111)
формула Форгеймера
. (4.112)
Значения
коэффициента шероховатости труб представлены в табл.
4.1.
4.11. МЕСТНЫЕГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ
К местным гидравлическим сопротивлениям относятся различные устройства и элементы, устанавливаемые на трубопроводах, в которых происходит нарушение нормального движения потока в результате его деформации с изменением направления и значения средней скорости и возникновением вихреобразования. В результате деформации турбулентного потока происходит интенсивное перемешивание частиц и обмен количеством движения между частицами жидкости.
К элементам и устройствам относятся фасонная и трубопроводная арматура: отводы (колена), переходники, тройники, крестовины, диафрагмы, сетки, запорные регулирующие вентили (краны), задвижки, затворы, предохранительные и регулирующие клапаны, всасывающие наконечники, устанавливаемые на входе в трубу насосов, и т.д.
Самые простые местные гидравлические сопротивления можно разделить по направлению вектора средней скорости.
1. Скорость переменна при неизменном направлении движения потока жидкости.
Например, расширение трубы (русла) может быть плавное или внезапное; сужение трубы (русла) - плавное или внезапное.
2. Скорость постоянна при изменении направления движения потока.
Например, поворот трубы (русла) в виде плавного или резкого (рис. 4.15).
Рис. 4.15. Простейшие местные сопротивления
К более сложным местным сопротивлениям относятся сопротивления, в которых вектор скорости изменяется по значению и направлению, а также при слиянии или разделении потоков. Например, задвижки, клапаны, вентили и т.д., а также тройники, крестовины (рис. 4.16).
Рис. 4.16. Сложные местные сопротивления
В таких сопротивлениях в результате резких изменений направления и скорости происходит весьма значительная деформация потока с возникновением интенсивного вихреобразования.
Наибольшие
вихреобразования возникают в сопротивлениях, имеющих какую-либо преграду. В
результате обтекания преграды, находящейся в трубе, потоком жидкости происходит
отрыв части потока от стенки трубы с возникновением вихревой зоны, которую
называют водоворотной областью. Между водоворотной областью и основным
потоком благодаря поперечным пульсационным скоростям происходит интенсивный
обмен частицами жидкости на участке длиной в
данной области. В результате массообмена частицами в районе поверхности русла
имеет место увеличение пульсации и возникновение вихрей, перемещающихся
непрерывно. По мере удаления от местного сопротивления эпюра скоростей
выравнивается. Выравнивание эпюры скоростей в зависимости от формы и размеров
преграды происходит на расстоянии
(d - диаметр трубы).
Местные потери напора связаны непосредственно с типом местного сопротивления.
Местными потерями напора называют затраты удельной механической энергии, обусловленные работой сил трения и вихреобразованием на преодоление потоком жидкости местного сопротивления. На поддержание вихрей в определенной зоне затрачивается энергия потока.
Потери
напора оцениваются через значение скоростного напора и обозначаются как
.
Вейсбах предложил местные потери напора определять по формуле
,
где -
безразмерный коэффициент, называемый коэффициентом местного сопротивления; V - средняя скорость в живом сечении, как правило,
непосредственно за местным сопротивлением.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.