Гидравлический расчёт теплосетей, пьезометрические графики. Расчёт местных потерь энергии при течении воды в различных элементах трубопроводов тепловых сетей, страница 3

Расчёт местных потерь энергии при течении воды в различных элементах трубопроводов тепловых сетей, кроме труб на прямолинейных участках, производится из допущения пропорциональности между этими потерями и кинетической энергией потока жидкости:

, Па,                                           (4.10)

где  — безразмерный коэффициент местного сопротивления. В отличие от аналогичной формулы (4.5) для прямолинейных участков коэффициент  непосредственно не связан ни с длиной, ни с поперечным сечением соответствующего элемента трубопровода. Кроме того, это сечение является переменным по длине элемента, в связи с чем необходимо уточнить применительно к какой площади сечения должна быть подсчитана средняя скорость  в формуле (4.10).

Скорость потока  следует определять применительно к конечному сечению участка трубы длиной , м, после которого восстанавливается нормальное распределение скоростей исходя из массового расхода жидкости  на этом участке по формуле:

 , Па,                                  (4.10а)

где  — внутренний диаметр трубы на прямолинейном участке, следующем за данным элементом по ходу потока, м.

Расход  , кг/с, жидкости на этом участке совпадает с соответствующим для прямолинейного участка, предшествующего данному элементу, если в его пределах не происходит разветвления исходного потока или объединения нескольких потоков в один. Значения коэффициента , как и длины участка восстановления , зависят не только от конфигурации и конструкции элемента данного типа, но и от числа . Последняя зависимость заметна только при малых числах , примерно до 10000 [  ]. Соответственно для длины  участка восстановления можно во всех случаях принимать значения (30 - 40) .

Большие значения коэффициента  наблюдаются при резких изменениях поперечного сечения потока в результате стыкования между собой труб различных внутренних диаметров. Однако переход от одного диаметра трубопровода к другому осуществляется посредством конических патрубков, расширяющихся (диффузоры) или сужающихся (конфузоры) по ходу потока. В таких случаях значения  снижаются, и тем больше, чем меньше угол конуса. Изменение направления потока жидкости в трубе одного диаметра выполняется отводами, изготовляемыми либо гнутыми, либо сварными.

В тепловых сетях часто применяются П-образные компенсаторы, представляющие собой сочетание четырёх отводов под углом 90^о и небольших вставок труб между ними. Значения коэффициента  для П-образных компенсаторов меньше, чем сумма этих значений для четырёх отводов под углом 90^о, за счёт того, что вихреобразование от одного отвода не успевает закончиться до поступления потока в следующий отвод [  ].

Иногда в гидравлических расчётах трубопроводов с учётом местных сопротивлений вместо коэффициентов используются значения так называемых эквивалентных длин труб для таких сопротивлений. Эти эквивалентные длины определяются исходя из сопоставления значений  по формуле (4.5) и по формуле (4.10), а именно:

                                         (4.11)

Отсюда                                                                                      (4.11а)

Преимуществом использования значений  для местных сопротивлений является некоторое упрощение расчётов по определению суммарного гидравлического сопротивления участка трубопровода  с постоянным диаметром труб , включая местные потери. Если исходить из формулы (4.10), то для такого суммарного гидравлического сопротивления получается выражение [см. формулы (4.4) и (4.5)]:

      (4.12)

При использовании эквивалентных длин местных сопротивлений соответственно имеем:

                (4.12а)

Здесь                                                                         (4.12б)