Потери напора при внезапном расширении потока жидкости.
Потери давления на внезапном расширении можно вычислить формуле:
Ф
ормула
потерь напора при внезапном расширении.
где H - потери давления на внезапном расширении, м
ξ - коэффициент местного сопротивления (он же коэффициент внезапного расширения),
V - скорость потока, м/с
g - ускорение свободного падения = 9.8 м/c2 .
Внезапное расширение
Внезапное расширение - это увеличение диаметра трубопровода без какого либо сглаживающего элемента. Поток жидкости, выходящий из малого сечения, в виде струи поступает в большее сечение трубопровода. В месте внезапного расширения происходит отрыв потока от стенки. В месте отрыва возникает водоворотная область, которая не участвует в поступательном движении: d1 - диаметр трубопровода до расширения; d2 - диаметр трубопровода после расширения; V1 - скорость потока до расширения; V2 - скорость потока после расширения V1>V2.
При внезапном расширении коэффициент местного сопротивления ξ определяется по формуле:
Местные сопротивления при изменении сечения, изгибе и делении потока.
Местные сопротивления в трубопроводных системах возникают при изменении геометрии потока, включая изменения сечения, изгибы и деления потока. Эти сопротивления приводят к потерям давления и энергии в системе. Рассмотрим каждый из этих случаев подробнее.
### 1. Изменение сечения
Внезапное сужение и расширение:
- Внезапное сужение: Когда поток переходит из более широкого сечения в более узкое, возникает местное сопротивление, так как скорость потока увеличивается, что приводит к снижению давления. Это часто описывается коэффициентом местного сопротивления K.
- Внезапное расширение: При переходе из узкого сечения в широкое происходит резкое замедление потока и образование вихрей, что также создает местные потери. Коэффициент местного сопротивления для расширения обычно больше, чем для сужения.
### 2. Изгиб (повороты)
Изгибы и повороты трубопроводов создают значительные местные сопротивления из-за изменения направления потока. Основные моменты:
- Угловые повороты: Повороты на 90° или 180° приводят к значительным потерям напора. Чем резче угол поворота, тем больше местные потери.
- Коэффициенты местных потерь: Для поворотов обычно используются экспериментально определенные коэффициенты K, которые могут варьироваться в зависимости от радиуса изгиба и угла поворота. Например, плавные изгибы имеют меньшие потери по сравнению с резкими.
### 3. Деление потока
При делении потока на несколько ответвлений (например, в Т-образных или Y-образных соединениях) также возникают местные сопротивления:
- Т-образные соединения: Когда поток разделяется на две части, часть потока может продолжать движение в основном направлении, а другая часть будет отклоняться. Это создает дополнительные потери из-за изменения направления и скорости.
- Коэффициенты для деления потока: Для таких соединений также существуют коэффициенты местных потерь, которые учитывают как угол разделения, так и относительные размеры ответвлений.
### Расчет местных сопротивлений
Для расчета потерь напора из-за местных сопротивлений можно использовать формулу:
Δ P = K ·ρ V^2/2
где:
- Δ P — потеря давления (Па),
- K — коэффициент местного сопротивления,
- ρ — плотность жидкости (кг/м³),
- V — средняя скорость потока (м/с).