3.8.4 Місцеві гідравлічні опори

Місцеві втрати енергії (напору) в трубах і каналах виникають там, де є перешкоди на шляху потоку (вентилі, засувки, клапани, трійники, коліна і т.д.). Конструктивна різноманітність місцевих опорів не дає можливості отримати загальну залежність для визначення втрат напору для них. Тому місцеві втрати прийнято визначати в частках швидкісного напору , причому швидкість υ, як правило, береться за місцевим опором. Ю.Вейсбахом (1840р.) була запропонована формула (3.1), згідно з якою місцеві втрати напору

Коефіцієнт місцевого опору залежить від виду опору, визначається експериментально і наводиться в довідниках для квадратичної області турбулентного режиму течії рідини.

Тільки в кількох випадках може бути розрахований теоретично.

Розглянемо два випадки:

1. Раптове розширення русла (рис.3.9а).

На основі теореми імпульсів і рівняння Бернулі можна отримати, що втрати напору при раптовому розширенні русла:

(3.37)

де коефіцієнт втрат при раптовому розширенні

(3.38)

Якщо ω₂>>ω₁ (вхід труби у резервуар великих розмірів), то

Раптове звуження русла (рис.3.9 б).

Втрати напору підраховують за формулою

(3.39)

в якій коефіцієнт місцевого опору

Якщо ω₁>>ω₂ ,(вихід труби з резервуара), то

4 Витікання рідини через отвори і насадки при сталому напорі

4.1 Витікання через малі отвори в газове середовище

В інженерній практиці досить часто доводиться розв’язувати питання витікання рідини через отвори різних форм та розмірів. Такий випадок руху рідини характерний тим, що в процесі витікання запас потенціальної енергії, який має рідина в резервуарі, перетворюється з більшими чи меншими втратами в кінетичну енергію струмини.

Отвір вважається малим, якщо його вертикальний розмір (діаметр d, або висота а для прямокутного отвору) порівняно малий з напором Н (d<0,1H; a<0,1H).

Під терміном “тонка” стінка розуміють таку товщину стінки , при якій вона не впливає на характер витікання

Струмина, що точиться з отвору (рис.4.1), внаслідок дії відцентрових сил стискається по всьому периметру. Це спричиняє утворення стисненого перерізу струмини С – С з найменшою площиною, де рух рідини можна вважати паралельноструменевим.

Відношення площі ω_c стисненого перерізу до геометричної площі отвору ω називають коефіцієнтом стиснення

(4.1)

Дослідом встановлено, що для малих отворів з гострими кромками (ребрами) ε=0,60...0,64.

Для одержання розрахункових залежностей по визначення швидкості витікання і витрати рідини через отвір запишемо рівняння Бернуллі для перерізів 1 – 1 і С – Стосовно площини порівняння 0 – 0: