Потери напора в местных сопротивлениях

Местными сопротивлениями (рис.11.3) являются колена трубопроводов, краны, вентили, фильтры, тройники и т.п. Во всех местных сопротивлениях, подобно прямому трубопроводу, происходит потеря энергии движущейся жидкости.

Рис. 11.3. Местные сопротивления:

а– схема трубопровода; б – внезапное расширение жидкости;

в– колено без закруглений; 1 – колено; 2 – тройник; 3 – вентиль

Наиболее характерный случай -внезапное расширение жидкости (рис.11.3,б), когда площадь живого сечения резко увеличивается от S1 до S2. При этом наблюдается следующее: частицы жидкости, пройдя живое сечение 1–1 с некоторой скоростью, стремятся двигаться дальше с той же скоростью. Однако они задерживаются частицами, находящимися впереди, обладающими меньшими скоростями ввиду увеличившегося живого сечения 2–2. Вследствие этого перед живым сечением 2–2 в углах образуется кольцевое пространство А, заполненное жидкостью, не участвующей в общем потоке. Так как на граничной поверхности действуют силы внутреннего трения, то эта жидкость находится во вращательном, вихревом движении.

Аналогичное явление будет наблюдаться и при движении жидкости в колене (рис.9.3,в), где также образуются вихревые зоны Б и В. На образование вихрей, естественно, тратится некоторая доля энергии. Эти потери напора в местных сопротивлениях, называемые местными потерями, определяются по формуле (11.1), в которой коэффициент А заменяется коэффициентом x

hм= xv2/2g,(11.7)

где x– коэффициент местного сопротивления; v – скорость жидкости за местным сопротивлением.

Коэффициент xобычно определяется экспериментально. В табл. 11.1 приведены часто встречающиеся местные сопротивления и значения коэффициентов x.

Таблица 11.1

Средние значения коэффициентов x

Вид местного сопротивления

Коэффициент x

Вход в трубу:

без закругления кромок

с закруглениями кромок

Выход из трубы в сосуд больших размеров

Колена:

без закругления

с закруглениями

Вентиль стандартный

 

0,5

0,1

1,0

 

1,5

0,5

4,0

Потери напора особенно ощутимы, если трубопроводы составлены из коротких участков часто изменяющих направление, имеющих изгибы, насыщенных различными местными сопротивлениями. Такие трубопроводы особенно распространены в маслопроводах двигателей и гидросистем трансмиссий автомобилей, ВГМ, тракторов, самолетов, а также в водопроводных системах жилых зданий, промышленных предприятий.

Будет полезно почитать по теме: