Потери напора при повороте трубы

Резкий поворот трубы круглого поперечного сечения на угол . Коэффициент сопротивления можно определить по формуле:

(21)

где значение коэффициента сопротивления для угла 90º, для ориентировочных расчетов следует принимать = 1.0

Плавный поворот трубы круглого поперечного сечения (закругленное колено, отвод). Коэффициент сопротивления рекомендуется находить по формуле []:

(21)

Значения параметра приведены в таблице 5.

Таблица 6

, град	20	30	40	50	60	70	80	90	100	120	140	160	180
	0.4	0.55	0.65	0.75	0.83	0.88	0.95	1	1.05	1.13	1.20	1.27	1.33

Коэффициент определяется по формуле А.Д. Альтшуля []

(21)

где — диаметр трубопровода;

— радиус закругления.

Рис. 6

Потери напора в запорных устройствах трубопроводов

Теоретическое значение коэффициента сопротивления для задвижки можно найти по формуле []:

(21)

где - площадь сечения, не стесненная запорным устройством;

- площадь сечения трубы.

Под степенью открытия задвижки понимают отношение , где - высота открытия задвижки; - внутренний диаметр трубы. Потери напора могут быть определены по общей формуле _.

_{В этой формуле значение коэффициента сопротивления задвижки (для простой задвижки) установленной на прямой трубе круглого поперечного сечения, принимается по таблице в зависимости от степени открытия}

При полном открытии задвижки ( =1.0) в зависимости от их конструкции, значения коэффициентов местных сопротивлений обычно составляет =0.05 – 0.15.

Рис. 7

Таблица 7

	1	0.963	0.897	0.817	0.74	0.664	0.582	0.483	0.4	0.31
	0.05	0.1	0.15	0.2	0.5	1	1.5	2	5	10

	0.258	0.212	0.182	0.163	0.146	0.137	0.127	0.111	0.107	0.078	0.0001
	15	20	25	30	35	40	45	50	100	120	100000

Изменение коэффициента местного сопротивления задвижки может быть с достаточной степенью точности описано полиномом пятой степени:

(21)

Гидравлический удар в трубах системы водоснабжения

Гидравлический удар – резкое увеличение давление в трубопроводе при внезапной остановке движущейся в нем жидкости. Гидравлический удар наблюдается при быстром закрывании запорных устройств, установленных на трубопроводах (задвижка, кран), внезапной установке насосов, перекачивающих жидкость, и т.д.

Величину повышения давления при гидравлическом ударе определяют по формуле Н.Е. Жуковского:

(21)

где - плотность жидкости, кг/м³;

- скорость распространения ударной волны, м/с;

- скорость движения жидкости в трубе до закрывания задвижки, м/с.

Скорость распространения ударной волны находят по формуле Н.Е. Жуковского:

где - модуль упругости жидкости;

- диаметр трубы;

- модуль упругости материала стенки трубы, см. таблицу ;

- толщина стенки трубы.

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, представляет собой объемный модуль упругости жидкости

Коэффициент объемного сжатия , Па ^–1 , - относительное изменение объема жидкости на единицу изменения давления:

где - изменение объема , соответствующее изменению давления на величину .

Для воды при нормальных условиях можно принимать:

_{, Па} ^-1

_{, Па}

Если считать материал трубы абсолютно неупругим ( = ∞), то выражение для скорости принимает вид:

Скорость распространения ударной волны в этом случае равняется скорости распространения звука в жидкости. При обычных значениях отношения значение может приниматься равным 1200 м/с для стальных труб и 1000 м/с для чугунных труб.

Формула () действительна в случае, если время закрывания задвижки меньше времени, в течение которого ударная волна дойдет до резервуара и отраженная волна, сопровождающаяся падением давления, вернется к задвижке, т.е. при условии .

Если , то давление не достигнет максимальной величины, так как частично погашается отраженной волной. В этом случае повышение давления может быть найдено по формуле Мишо:

(21)

Если , то формулы () и () приводят к одинаковым результатам.

Модуль упругости твердых тел.

Таблица 8

Материал трубы	Модуль упругости , Па
Алюминий	7.05
Бетон	2.12
Сталь	21.2
Чугун	11.5
Стекло	6