Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Топ:
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Дисциплины:
2017-11-27 | 505 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Все гидравлические потер и энергии делятся на два типа: потери на трение по длине трубопроводов и местные потери, вызванные такими элементами трубопроводов, в которых вследствие изменения размеров или конфигурации русла происходит изменение скорости потока, отрыв потока от стенок русла и возникновение вихреобразования.
Трубопроводы, по которым течет жидкость, часто имеют в своем составе всевозможные сужения, расширения, повороты и дросселирующие устройства, называемые простейшими местными гидравлическими сопротивлениями. В практических расчетах трубопроводов обычно руководствуются следующим правилом. Если длина трубопроводов значительна, а местных сопротивлений немного, то потери напора в местных сопротивлениях не учитывают, но для компенсации этих потерь длину трубопровода при расчете увеличивают на 5 - 10%.
Если трубопроводы короткие, а местных сопротивлений много, то потери напора в них учитывают самым тщательным образом.
Рассмотрим простейшие местные сопротивления при турбулентном режиме течения в трубе.
1. Внезапное расширение русла.
Потеря напора (энергии) при внезапном расширении русла расходуется на вихреобразование, связанное с отрывом потока от стенок, т.е. на поддержание вращательного непрерывного движения жидких масс с постоянным их обновлением.
Рисунок 24 – Внезапное расширение трубы
При внезапном расширении русла (трубы) (рисунок 19) поток срывается с угла и расширяется не внезапно, как русло, а постепенно, причем в кольцевом пространстве между потоком и стенкой трубы образуются вихри, которые и являются причиной потерь энергии. Рассмотрим два сечения потока: 1-1 - в плоскости расширения трубы и 2-2 - в том месте, где поток, расширившись, заполнил все сечение широкой трубы. Так как поток между рассматриваемыми сечениями расширяется, то скорость его уменьшается, а давление возрастает. Поэтому второй пьезометр показывает высоту на Δ H большую, чем первый; но если бы потерь напора в данном месте не было, то второй пьезометр показал бы высоту большую еще на hрасш. Эта высота и есть местная потеря напора на расширение, которая определяется по формуле:
|
(22)
где S1, S2 - площадь поперечных сечений 1-1 и 2-2.
Это выражение является следствием теоремыБорда, которая гласит, что потеря напора при внезапном расширении русла равна скоростному напору, определенному по разности скоростей
(23)
Выражение (1 – S 1/ S 2)2 обозначается греческой буквой ζ (дзета) и называется коэффициентом потерь, таким образом
(24)
2. Постепенное расширение русла.
Расширяющаяся труба называется диффузором. Течение скорости в диффузоре сопровождается ее уменьшением и увеличением давления, а следовательно, преобразованием кинетической энергии жидкости в энергию давления. В диффузоре, так же как и при внезапном расширении русла, происходит отрыв основного потока от стенки и вихреобразования. Интенсивность этих явлений возрастает с увеличением угла расширения диффузора α.
Рисунок 25 – Постепенное расширение трубы
Кроме того, в диффузоре имеются и обычные потери на терние, подобные тем, которые возникают в трубах постоянного сечения. Полную потерю напора в диффузоре рассматривают как сумму двух слагаемых:
(25)
где hтр и hрасш - потери напора на трение и расширение (вихреобразование).
(26)
где n = S 2/ S 1 = (r 2/ r 1) 2 - степень расширения диффузора. Потеря напора на расширение hрасш имеет ту же самую природу, что и при внезапном расширении русла
(27)
где k - коэффициент смягчения, при α= 5…20°, k = sinα.
Учитывая это полную потерю напора можно переписать в виде:
(28)
откуда коэффициент сопротивления диффузора можно выразить формулой
|
(29)
Рисунок 26 – Зависимость ζдиф от угла
Функция ζ = f (α) имеет минимум при некотором наивыгоднейшем оптимальном значении угла α, оптимальное значение которого определится следующим выражением:
(30)
При подстановке в эту формулу λ Т =0,015…0,025 и n = 2…4 получим α опт = 6 (рисунок 26).
3. Внезапное сужение русла.
В этом случае потеря напора обусловлена трением потока при входе в более узкую трубу и потерями на вихреобразование, которые образуются в кольцевом пространстве вокруг суженой части потока.
Рисунок 27 – Внезапное сужение трубы | Рисунок 28 – Конфузор |
Полная потеря напора определится по формуле:
(31)
где коэффициент сопротивления сужения определяется по полуэмпирической формуле И.Е. Идельчика:
(32)
в которой n = S1/S2 - степень сужения.
При выходе трубы из резервуара больших размеров, когда можно считать, что S2/S1 = 0, а также при отсутствии закругления входного угла, коэффициент сопротивления ζ суж = 0,5.
4. Постепенное сужение русла.
Данное местное сопротивление представляет собой коническую сходящуюся трубу, которая называется конфузором (рисунок 27). Течение жидкости в конфузоре сопровождается увеличением скорости и падением давления. В конфузоре имеются лишь потери на трение
(33)
где коэффициент сопротивления конфузора определяется по формуле
(34)
в которой n = S1/S2 - степень сужения.
Небольшое вихреобразование и отрыв потока от стенки с одновременным сжатием потока возникает лишь на выходе из конфузора в месте соединения конической трубы с цилиндрической. Закруглением входного угла можно значительно уменьшить потерю напора при входе в трубу. Конфузор с плавно сопряженными цилиндрическими и коническими частями называется соплом (рисунок 29).
Рисунок 29 – Сопло
5. Внезапный поворот трубы (колено).
Данный вид местного сопротивления (рисунок 30) вызывает значительные потери энергии, т.к. в нем происходят отрыв потока и вихреобразования, причем потери тем больше, чем больше угол δ. Потерю напора рассчитывают по формуле
(35)
где ζ кол - коэффициент сопротивления колена круглого сечения, который определяется по графику в зависимости от угла колена δ (рисунок 31).
Рисунок 30 - Внезапный поворот трубы (колено). | Рисунок 31 - Зависимости ζ кол от угла δ | Рисунок 32 – Отвод |
|
6. Постепенный поворот трубы (закругленное колено или отвод). Плавность поворота значительно уменьшает интенсивность вихреобразования, а следовательно, и сопротивление отвода по сравнению с коленом. Это уменьшение тем больше, чем больше относительный радиус кривизны отвода R/d рисунок 32). Коэффициент сопротивления отвода ζ отв зависит от отношения R / d, угла δ, а также формы поперечного сечения трубы.
Для отводов круглого сечения с углом δ= 90 и R/d 1 при турбулентном течении можно воспользоваться эмпирической формулой:
(36)
Для углов δ 70° коэффициент сопротивления
(37)
а при δ 100°
(38)
Потеря напора в колене определится как
(39)
Иногда при расчете систем трубопроводов с большим числом местных сопротивлений потери напора в них вычисляют по их эквивалентным длинам. Длиной, эквивалентной данному местному сопротивлению, считается такая длина прямой трубы (того же диаметра, как и номинальный диаметр рассчитываемого трубопровода), на протяжении которой гидравлические потери равны потерям в данном сопротивлении. В результате такой замены все местные сопротивления в системе устраняются, длины труб соответственно увеличиваются и далее рассчитывается только прямолинейный трубопровод.
Пусть, например, надо заменить местное сопротивление С коэффициентом ζ трубой эквивалентной длины lэ диаметром d.
Значение эквивалентных длин для каждого значения ζ берется из таблиц соответствующих справочников. Таблицы КМС приведены в приложениях.
Для расчета характеристики участка составляем таблицу коэффициентов местного сопротивления циркуляционного кольца (таблица 22)
Таблица 22 – Ведомость коэффициентов местных сопротивлений циркуляционного кольца
Номер участка | коэффициент местного сопротивления | Диаметр, мм | Значение ξ | ∑ξ |
0-1 | ||||
1-2 | ||||
… |
|
|
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!