9.5. Потери энергии при выходе из резервуара в трубу.
При выходе из резервуара в трубу больших размеров и при отсутствии закруглений входного угла, когда S2>>S1 ,отношениеS2/S1→0, для выхода из резервуара в трубу получим, используя формулу Идельчика
коэффициент сопротивления
ξв.р.тр.= 0,5.
Закруглением входного угла (входной кромки) можно значительно уменьшить потерю напора при входе в трубу.
9.6. Потери энергии при постепенном сужении трубы - конфузор.
Постепенное сужение трубы называется конфузором (рис.9.9). Течение жидкости в конфузоре сопровождается увеличением скорости и падением давления. Давление жидкости в начале конфузора выше, чем в конце, поэтому причин к возникновению вихреобразований и срывов потока, как в диффузоре, нет.
В конфузоре имеются только потери на
трение, и поскольку его длина невелика,
обычно l/d≈ 3-4.сопротивление конфузора всегда
меньше, чем диффузора и зависит от угла
конфузора и его длины, обычные значения
коэффициента ζ = 0,06-0,09. Например, для
.
Расчет сопротивления конфузора производится по формуле для определения местных сопротивлений
Следует иметь ввиду, что значение ζ обычно связывается с узким сечением конфузора.
9.7.Поворот трубы
Местное сопротивление при повороте трубы на произвольный угол без закругления называется "колено"(рис. 9.10а). В колене имеют место значительные потери энергии, так в нем происходят отрыв потока и вихреобразование, эти потери тем больше, чем больше угол δ. Потерю напора рассчитывают по формуле
h = ξкV2/(2g).
Коэффициенты сопротивления колена круглого сечения определяют экспериментально, ξквозрастает с увеличением углаδ (рис.9.17) и при δ = 90° достигает единицы.
Величина коэффициента сопротивления может быть определена приближенно по формуле
ζк =Sin2δ
Постепенный поворот трубы (рис.9.10в) называется отводом.Плавность поворота значительно уменьшает интенсивность вихреобразования, сопротивление отвода по сравнению с коленом меньше. При достаточно большом его значении относительного радиуса кривизны отводаR/d, срыв потока устраняется полностью. Коэффициент сопротивления отводаξотв зависит от отношенияR/d, углаδ, а также от формы поперечного сечения трубы.
Для отводов круглого сечения при турбулентном режиме течения можно пользоваться эмпирической формулой при R/d>> 1.
Для угла δ= 90° ξ'отв1 = 0,051+0,19*(d/R) (9.16),
для углов меньше δ<< 70° ξотв2 = 0,9*ξ’отв1*Sinδ, (9.17)
для углов δ >> 100° ξотв3 = (0,7 + (δ/90)*0,35)*ξ’отв1(9.18)
Потеря напора, определенные по коэффициентам ξотв, учитывают сопротивление, обусловленное кривизной. При расчете трубопроводов, содержащих отводы, следует длины этих отводов включать в общую длину трубопровода для определения потерь на трение, затем к потере на трение нужно прибавить потери, определяемые коэффициентомξотв.
Ниже в таблицу сведены коэффициенты местных сопротивлений различной конфигурации.