Местные гидравлические сопротивления. Внезапное сужение трубопровода. Постепенное расширение трубопровода

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Подпись: НАЗАДМестные гидравлические сопротивления

Потери напора, затраченного на преодоление какого-либо местного сопротивления, оценивается в долях скоростного напора, соответствующего скорости непосредственно за рассматриваемым сопротивлением:

.

Основные виды местных потерь напора можно условно разделить на следующие группы:

а) потери, связанные с изменением сечения потока (внезапное расширение, сужение, а также постепенное расширение и сужение);

б) потери, связанные с изменением направления потока (поворотные колена, угольники, отводы, используемые на трубопроводах);

в) потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа (вентили, краны, обратные клапаны, сетки, отборы и т.д.);

г) потери, связанные с отделением одной части потока от другой или слиянием двух потоков в один общий.

Для понятия основных физических закономерностей рассмотрим потери напора, связанные с изменением сечения потока.

          Внезапное расширение трубопровода

          Рассмотрим расширение трубопровода от диаметра d1 до диаметра d2 (рис. 5.10).

Экспериментальные исследования позволили установить, что поток, выходящий из узкой струи, не сразу заполняет все поперечное сечение широкой трубы. Жидкость в месте расширения отрывается от стенок и дальше движется в виде свободной струи, отделенной от остальной жидкости поверхностью раздела. Поверхность раздела неустойчива, на ней возникают вихри, в результате чего транзитная струя перемешивается с окружающей жидкостью. Струя постепенно расширяется, и на некотором расстоянии l от начала расширения заполняет все сечение широкой трубы.

Подпись: НАЗАДВследствие отрыва потока и связанного с ним вихреобразования на участке трубопровода между сечениями 1 и 2 происходит значительная потеря напора. Давление на торцевой стенке АВ, как показывает опыт, практически равно давлению на выходе из узкой части трубы, т.е. р1.

Уравнение Бернулли для сечений 1 и 2, принимая a1 = a2 » 1, запишется в виде:

,                                           (5.76)

откуда

.                                            (5.77)

Из теоремы импульсов для сечений 1 и 2, пренебрегая силами трения, можно получить:

1 - р2)w2 = Qr(u2 - u1).

Разделив обе части этого уравнения на g, получим:

или     .                                        (5.78)

Подставляя полученное выражение в уравнение (5.77) получаем:

.

Из этого выражения следует, что потери напора при внезапном расширении равны скоростному напору от потерянной скорости. Данное уравнение носит название формулы Борда, которую можно привести к виду

.

Таким образом, величина z определяется, как

Подпись: НАЗАД.

На рис. 5.11 показана кривая зависимости z1 от отношения площадей w1/w2.

 


Если отнести коэффициент местного сопротивления к скорости в широкой части трубы, то получим:

, где .

Полученная формула Борда хорошо подтверждается опытами при турбулентном движении и в том случае, если сечение 2 берется достаточно далеко за местом расширения, где устанавливается нормальное распределение скоростей по сечению трубы.

          Внезапное сужение трубопровода

Рассмотрим переход трубы диаметра d1 в трубу диаметра d2 с установленной на месте перехода диафрагмой с отверстием диаметром d3.

Проходя через отверстие, струя жидкости сжимается и на некотором расстоянии от диафрагмы приобретает наименьшую площадь сечения

Похожие материалы

Информация о работе