книги из ГПНТБ / Основы теплотехники и гидрогазодинамики учеб. пособие

т. с. местные потери напора в этом случае равны удельной кинети­ ческой энергии.

Местные потери напора в других случаях

Во всех случаях, кроме рассмотренного выше внезапного рас­ ширения трубы, местные потери напора :вычн:сл«ются по формуле Вейсбаха

121.

Рис. 6.34. Значения коэффициента потери [энергии для диффузора.

При внезапном сужении [трубы живое сечение струи благо­ даря острой входной кромке сперва уменьшается до значения ш2, меньшего, чем шь после чего расширяется до <«] (рис. 6.35).

циента потерь при входе в трубу с острой входной кромкой из боль­ шого резервуара.

Таблицы значений ? коэффициентов сопротивлений — потерь для запорных приспособлений, клапанов, диафрагм, задвижек, от­ ветвлений п многих других случаев практики, а также эмпирнческие формулы для этого коэффициента приводятся во всех инже­ нерных справочниках и учебниках по гидравлике.

РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

Исходные предпосылки расчета

Гидравлический расчет трубопроводов производится с целью установления геометрических размеров трубопровода для задан­ ного расхода жидкости пли определения гидравлических характе­

основными и составляют не менее половины потерь напора по дли­ не. Примерами коротких трубопроводов могут служить всасываю­ щая линия центробежного насоса, бензопровод, подающий жидкое топливо из бензобака в карбюратор, маслопроводы в системах при­ нудительной смазки автотракторных двигателей п т. п.

Длинные трубопроводы со значительной протяженностью имеют основные шатер и напора по длине. В этом случае местные потери напора не вычисляются, а принимаются равными 5—10% от потерь по длине.

123

ных кинетических энергий. Потери напора /zi_2 в правой части уравнения слагаются из потерь по длине ht и местных потерь /г,,, тогда

незначительную величину, которой обычно пренебрегают. В этом случае

т. е. считается, что разность удельных потенциальных энергии рав­ на потерям напора по длине.

Понятие о свободном напоре. Чтобы жидкость могла вылизать­ ся из трубопровода, в нем должно быть соответствующее давление.

124

Поэтому, если на трубе А В (ipnie. 6.37) в точке С поставить пьезо­ метр, то жидкость в нем должна подняться над землей на некото­ рую высоту Н. Высота Н называется свободным напором и пред­ ставляет собой разность между пьезометрической отметкой П и от­ меткой земли 2, т. е.

Н —■П — z.

Рис. 6.37. Схема свободного напора жидкости.

Гидравлический расчет простого трубопровода

Трубопроводы разделяются на простые, не имеющие ответвле­ ний, и сложные, имеющие ответвления или состоящие из несколь­ ких линий.

При гидравлическом расчете простых трубопроводов длина трубопровода I обычно известна. Коэффициент шероховатости при­ нимается по табличным данным.

Преобразовав соответствующим образом уравнения Шези и

126

жима движения при заданных / и п между собой связаны три не­ известные величины //,, D и Q.

Для получения определенных решении необходимо пли задать­ ся двумя из них, пли знать их. Практически могут решаться сле­ дующие основные задачи.

1. Определение расхода трубопровода Q при заданных /. D потери напора /г;.

По формуле (6.39)

64/г*

необходимо вычислить коэффициент сопротивления а при задан­ ном (Коэффициенте шероховатости п и затем определить расход по зависимости из формулы (6.38)

2. Определение потерн напора //, при заданных /, D н Q. Определив коэффициент сопротивления а, вычислим потерю

напора по формуле (6.38)

=а /Q2Db '

3.Определение потребного диаметра трубопровода D пр заданных I, Q и h{.

В этом случае необходимо вычислить значение известной

величины ~ = f(D). Затем, задаваясь различными диаметрами

трубопровода, определяем для каждого из них значения

и строим график = f(D). По данному графику и известной

величине D5а _ IQАY из формулы (6.38) находится искомый диа-

метр.

ВЫТЕКАНИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЯ И НАСАДКИ

Классификация отверстий и насадок

На рис. 6.38 изображен сосуд, имеющий в одной из своих сте­ нок отверстие диаметром D. Обозначим толщину стенки сосуда /. Если / < 3 Д то стенку рассматривают как тонкую и отверстие нс;-

126

трубку, вставленную в отверстие. Такие короткие трубки называ­ ются насадками.

Насадки разделяются на цилиндрические и конические. Цилин­ дрические насадки могут быть внешними (см. рис. 6.39) и внутрен­ ними (рис. 6.40). Конические насадки бывают конически сходящи­ мися (рис. 6.41) и конически расходящимися (рис. 6.42), причем

Если в конически расходящейся насадке Р > 0 ,0 4 ^ , то как по

127

называют опыты, струя вытекает из отверстия, не касаясь стенок насадки (рис. 6.43).

Вытекание жидкости через отверстие в тонкой стенке

Отверстием в тонкой стенке называется такое отверстие, края которого имеют острую кромку, тринам толщина стенки не влияет на форму и условия истечения струп. Следовательно, жидкость, вытекающая через отверстие в тонкой стенке, имеет только мест­ ные потери энергии, аналогичные потерям энергии при внезапном сужении потока.

Рассмотрим случай вытекания жидкости в атмосферу через от­ верстие площадью ш при неизменной высоте уровня жидкости II над центром отверстия (рис. 6.44).

Рис. 6.44. Схема вытекания жидкости в атмос­ феру через отверстие в тонкой стенке.

128

На некотором, достаточно близком расстоянии от стенки обра­ зуется так называемое сжатое сечение, имеющее наименьшую пло­ щадь н практически параллельноструйное течение. Далее, струя, несколько расширяясь, падает под действием силы тяжести.

Обозначим площадь сжатого сечения с — с через шсж. Тогда отношение

s = °A* ' (6.40)

будет называться коэффициентом сжатия. По опытным данным, s^0,64 .

Так как отдельные струйки в сжатом сечении почти парал­ лельны, то можно считать, что давление в нем равно давлению