Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Коэффициенты местных гидравлических сопротивлений систем теплоснабжения и отопления.
Все гидравлические потер и энергии делятся на два типа: потери на трение по длине трубопроводов и местные потери, вызванные такими элементами трубопроводов, в которых вследствие изменения размеров или конфигурации русла происходит изменение скорости потока, отрыв потока от стенок русла и возникновение вихреобразования. Трубопроводы, по которым течет жидкость, часто имеют в своем составе всевозможные сужения, расширения, повороты и дросселирующие устройства, называемые простейшими местными гидравлическими сопротивлениями. В практических расчетах трубопроводов обычно руководствуются следующим правилом. Если длина трубопроводов значительна, а местных сопротивлений немного, то потери напора в местных сопротивлениях не учитывают, но для компенсации этих потерь длину трубопровода при расчете увеличивают на 5 - 10%. Рассмотрим простейшие местные сопротивления при турбулентном режиме течения в трубе. 1. Внезапное расширение русла. Потеря напора (энергии) при внезапном расширении русла расходуется на вихреобразование, связанное с отрывом потока от стенок, т.е. на поддержание вращательного непрерывного движения жидких масс с постоянным их обновлением. Рисунок 24 – Внезапное расширение трубы При внезапном расширении русла (трубы) (рисунок 19) поток срывается с угла и расширяется не внезапно, как русло, а постепенно, причем в кольцевом пространстве между потоком и стенкой трубы образуются вихри, которые и являются причиной потерь энергии. Рассмотрим два сечения потока: 1-1 - в плоскости расширения трубы и 2-2 - в том месте, где поток, расширившись, заполнил все сечение широкой трубы. Так как поток между рассматриваемыми сечениями расширяется, то скорость его уменьшается, а давление возрастает. Поэтому второй пьезометр показывает высоту на Δ H большую, чем первый; но если бы потерь напора в данном месте не было, то второй пьезометр показал бы высоту большую еще на hрасш. Эта высота и есть местная потеря напора на расширение, которая определяется по формуле: (22)
где S1, S2 - площадь поперечных сечений 1-1 и 2-2. Это выражение является следствием теоремыБорда, которая гласит, что потеря напора при внезапном расширении русла равна скоростному напору, определенному по разности скоростей (23) Выражение (1 – S 1/ S 2)2 обозначается греческой буквой ζ (дзета) и называется коэффициентом потерь, таким образом (24) 2. Постепенное расширение русла. Расширяющаяся труба называется диффузором. Течение скорости в диффузоре сопровождается ее уменьшением и увеличением давления, а следовательно, преобразованием кинетической энергии жидкости в энергию давления. В диффузоре, так же как и при внезапном расширении русла, происходит отрыв основного потока от стенки и вихреобразования. Интенсивность этих явлений возрастает с увеличением угла расширения диффузора α. Рисунок 25 – Постепенное расширение трубы Кроме того, в диффузоре имеются и обычные потери на терние, подобные тем, которые возникают в трубах постоянного сечения. Полную потерю напора в диффузоре рассматривают как сумму двух слагаемых: (25) где hтр и hрасш - потери напора на трение и расширение (вихреобразование). (26) где n = S 2/ S 1 = (r 2/ r 1) 2 - степень расширения диффузора. Потеря напора на расширение hрасш имеет ту же самую природу, что и при внезапном расширении русла (27) где k - коэффициент смягчения, при α= 5…20°, k = sinα. Учитывая это полную потерю напора можно переписать в виде: (28) откуда коэффициент сопротивления диффузора можно выразить формулой
(29) Рисунок 26 – Зависимость ζдиф от угла Функция ζ = f (α) имеет минимум при некотором наивыгоднейшем оптимальном значении угла α, оптимальное значение которого определится следующим выражением: (30) При подстановке в эту формулу λ Т =0,015…0,025 и n = 2…4 получим α опт = 6 (рисунок 26). 3. Внезапное сужение русла. В этом случае потеря напора обусловлена трением потока при входе в более узкую трубу и потерями на вихреобразование, которые образуются в кольцевом пространстве вокруг суженой части потока.
Полная потеря напора определится по формуле: (31) где коэффициент сопротивления сужения определяется по полуэмпирической формуле И.Е. Идельчика: (32) в которой n = S1/S2 - степень сужения. При выходе трубы из резервуара больших размеров, когда можно считать, что S2/S1 = 0, а также при отсутствии закругления входного угла, коэффициент сопротивления ζ суж = 0,5. 4. Постепенное сужение русла. Данное местное сопротивление представляет собой коническую сходящуюся трубу, которая называется конфузором (рисунок 27). Течение жидкости в конфузоре сопровождается увеличением скорости и падением давления. В конфузоре имеются лишь потери на трение (33) где коэффициент сопротивления конфузора определяется по формуле (34) в которой n = S1/S2 - степень сужения. Небольшое вихреобразование и отрыв потока от стенки с одновременным сжатием потока возникает лишь на выходе из конфузора в месте соединения конической трубы с цилиндрической. Закруглением входного угла можно значительно уменьшить потерю напора при входе в трубу. Конфузор с плавно сопряженными цилиндрическими и коническими частями называется соплом (рисунок 29). Рисунок 29 – Сопло 5. Внезапный поворот трубы (колено). Данный вид местного сопротивления (рисунок 30) вызывает значительные потери энергии, т.к. в нем происходят отрыв потока и вихреобразования, причем потери тем больше, чем больше угол δ. Потерю напора рассчитывают по формуле (35) где ζ кол - коэффициент сопротивления колена круглого сечения, который определяется по графику в зависимости от угла колена δ (рисунок 31).
6. Постепенный поворот трубы (закругленное колено или отвод). Плавность поворота значительно уменьшает интенсивность вихреобразования, а следовательно, и сопротивление отвода по сравнению с коленом. Это уменьшение тем больше, чем больше относительный радиус кривизны отвода R/d рисунок 32). Коэффициент сопротивления отвода ζ отв зависит от отношения R / d, угла δ, а также формы поперечного сечения трубы.
Для отводов круглого сечения с углом δ= 90 и R/d 1 при турбулентном течении можно воспользоваться эмпирической формулой: (36) Для углов δ 70° коэффициент сопротивления (37) а при δ 100° (38) Потеря напора в колене определится как (39) Иногда при расчете систем трубопроводов с большим числом местных сопротивлений потери напора в них вычисляют по их эквивалентным длинам. Длиной, эквивалентной данному местному сопротивлению, считается такая длина прямой трубы (того же диаметра, как и номинальный диаметр рассчитываемого трубопровода), на протяжении которой гидравлические потери равны потерям в данном сопротивлении. В результате такой замены все местные сопротивления в системе устраняются, длины труб соответственно увеличиваются и далее рассчитывается только прямолинейный трубопровод. Пусть, например, надо заменить местное сопротивление С коэффициентом ζ трубой эквивалентной длины lэ диаметром d. Для расчета характеристики участка составляем таблицу коэффициентов местного сопротивления циркуляционного кольца (таблица 22)
Таблица 22 – Ведомость коэффициентов местных сопротивлений циркуляционного кольца
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-12-09; просмотров: 420; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.98.13 (0.023 с.) |