Конфузорно-диффузорные переходы
Чтобы уменьшить вес и стоимость кранов, их часто принимают меньших размеров, чем диаметр газопровода. Для соединения крана с газопроводом применяют конфузорно-диффузорные переходы.
Для уменьшения гидравлического сопротивления кранов устанавливается плавный пологий диффузор. Узким концом он входит в выходную часть крана, а расширяющимся — в трубопровод после крана. Обычно узкий конец диффузора плотно присоединяется к корпусу крана в непосредственной близости от выходного отверстия пробки. Расширенный конец диффузора приваривается, как правило, по периметру к стенке трубопровода. В стенке диффузора имеются сквозные отверстия. Они служат для выравнивания давления в диффузоре и области между его наружной стенкой и трубой.
Конфузоры обычно имеют меньшую длину. Как конфузоры, так и диффузоры обычно изготовляют прямолинейными.
Прямолинейная форма конфузорно-диффузорного перехода наиболее проста, но имеет не наилучшее сочетание. Гидравлические потери на кранах можно дополнительно уменьшить путем выбора лучшего сочетания формы и размеров конфузорно-диффузорного перехода.
Для установления рациональной формы конфузорно-диффузорных переходов были проведены исследования. Эксперименты проводились с переходами прямолинейными и по радиусу, а также со смешанными переходами, у которых конфузор выполнен по радиусу, а диффузор прямолинейный. На рис. 8.12. представлена схема смешанного перехода.
Рис. 8.12. Схема смешанного конфузорно-диффузорного перехода с конфузором по радиусу и прямолинейным диффузором.
В результате исследований были определены числовые значения коэффициентов сопротивления в зависимости от соотношения диаметров (D/d) и формы конфузорно-диффузорных переходов.
Исследования показали, что увеличение соотношения диаметров D/d приводит к интенсивному росту коэффициента сопротивления. Оказалось, что симметричные переходы по радиусу обладают значительно большими коэффициентами сопротивления по сравнению с лучшими симметричными прямолинейными переходами при одинаковом соотношении диаметров.
Коэффициенты сопротивления несимметричных конфузорно-диффузорных переходов по радиусу значительно больше, чем коэффициенты лучших несимметричных прямолинейных переходов при одном и том же соотношении диаметров. Следовательно, лучшие несимметричные переходы по радиусу значительно хуже прямолинейных переходов.
Смешанные конфузорно-диффуворные переходы с диффузором по радиусу и прямолинейным конфузором также имеют высокий коэффициент сопротивления. Это объясняется неблагоприятной формой диффузора. Поперечные сечения в диффузоре резко возрастают по направлению потока, что эквивалентно прямолинейному диффузору с большим углом конусности.
Исследования смешанных конфузорно-диффузорных переходов с конфузором по радиусу и прямолинейным диффузором показали, что они имеют наименьшее сопротивление. Коэффициенты сопротивления этих переходов меньше минимальных коэффициентов сопротивления несимметричных и симметричных прямолинейных переходов. Конфузоры, выполненные по радиусу, имеют меньшую длину по сравнению с прямолинейными конфузорами.
В табл. 8.3 приведены величины коэффициентов сопротивления, полученные экспериментально.
Таблица 8.3
Значения коэффициентов сопротивления ζ переходов с прямолинейными диффузорами (угол конусности а) и конфузорами по радиусу (Rk = d)
|
Коэффициенты |
D/d |
α | ||||
|
5 |
7 |
10 |
12,5 |
15 | ||
|
ζ ζ/ζmin ζ ζ/ζmin ζ ζ/ζmin ζ ζ/ζmin |
2,00
1,75
1,50
1,25 |
1,610 1,068 0,858 1,070 0.418 1,088 0,147 1,270 |
1,527 1,000 0,800 1,000 0,394 1,000 0,129 1,110 |
1,688 1,103 0,836 1,046 0,414 1,078 0,123 1,060 |
2,065 1,352 0,981 1,228 0,457 1,190 0,116 1,000 |
2,535 1,660 1,140 1,425 0,531 1,383 0,128 1,105 |
Примечание. ζmin—минимальный коэффициент сопротивления для данного соотношения диаметров (D/d=const).
Как следует из данных табл. 8.3, наименьший коэффициент сопротивления переходов получен при значении угла конусности диффузора, равном 7—10°.