Лепёшкин Гидравлика (Учебник - "Гидравлические и пневматические системы" - Лепешкин), страница 11

Одной нз наиболее йроапгх эмпнркчеаких зависимостей для вычисления )., Является формула, $1рс1ьтоженная А.Д.лльтц»улем: пге з — эквивалентная (условная) высота буй»рков щерохо»лпостн. Формула Альтшуля Является универсальной и может быть применена лля любой кз трех характерных областей турбулентного течения. Но для области гилравлически гладких труб проще использовать форму»1у Блазнуса 0,3)6 ) $»Й ' (5 й) После описания способов определения коэф$ициента Х, следует рассмотреть зависимость потерь напора от расхода при турбу- лентнОМ тачснн и. Кзк было отмечено ранее, прн ламинарном течении потеря ИВ!10)х! Всоржтзст щ»Опо)»цнОкальнО ра$з»оду.

Эта завис»л»взсть $»РО- демокстрировзна ка ркс. 5.3, г (прямая линия 0А). В переходной Области (А»1) на рис. 5.3, г) происходит перестройка течения с ламнкарного на турбулентное и наблв»лается некотор»гй ск»в!Ок аойрйгивленил. Далее при турбулентном течении идет бшее крутое нарастание $кпсрь й, сп.*пень зависимости которых От расхода Щ»иближзется к квзд)3зтичнОЙ. ! Вютм обрнэом, ВО всем дизпазОне ту)»булентно»о течения к!3Н" взя зависимости 1т$лравлт»чеакнх потерь ИВПО)та От расхолд является квадратичной параболой или близка к ней.

6.4. Местные гидренпические сопротивлении К местным сопротнвлениям относят короткие участки труб (ка- НЗЛОВ), в которых происходит нзмснекие ско)х»стай движения жидкости по величине и нзпрзвленн30. П!х»стейшие местные сО- протнвлет»ия можно условно разделить на сопр$пквления, вызванные изменением сечения потока (рас»пнрение, сужение), н сощ30тивлення, связанные с изменением нащ»авле$!ия движения Н~ б ьшн ных Р гй яв: тся комбинациямн указанных случаев, так как поворот пипзкз может привести к изменению шо сечения, а расширение (аужение) йотт»ка — к $пклонекню от прямолинейного движения жклкостн (см.

р$$С. 5. ), 6). Кроме того„)х»зличная Гидравлическая армату)х» (краны, ве»гпц»н„к»»апзкы и т.д.) йрзкт»»чески всегда являпся ком- бнншгиеи простейших местных сопротиалсниХ!. К местным сопротиВлснням так!Ке ОтнОсят ';~и»асткн трубОпроводов с разделенном НЛИ СЛИЯНИЕМ ПОТОКОВ ЖИДКОСГИ. Нсобходймо ймсть В дахау, что местные псдравлйческг»с сопро«н у ' нн ' Гя нарб у Вгр с турбулентйымй потокамй жидкости. В гндросггсчсмах с ланг»нарными патоками В болылинсп!е случаев зти потери напора малы по срзвнениго с потерямн па трение в трубах. В пределах данного под)»авдела бул) Г рассмотрены мсстныс и!Дра!ьзг»чсскис сопротивления прг! Турбулентггом режиме течения, Несмотря на мной»образйе местных сопротивле»хин, в болывинстае из ннх изменение скоростей движения приводит к ВозникйоВенщо вихреб», которые лля своего вращения используя»т энерги»о потока жидкости (см, рис.

5.1, 6). Такйм обра»ом, основнод прнчн»к»й Гидравлических потерь ! ГЯПОГЙ В 6Олыяйнствс местных сопротивлении является лиаз»еобразованне. Практика показывает, что эти потери пропс!рта»ональиы квалра»у скорости жидкости, и для их определения используется формула Вейсбаха (3.15), Одйвко следует отмсппь, ч.со а машиностроительных Гидросистемах с турбулснтныы»! потоками жилкооп! Мог)т Вст(»с»иться ме~т~~~ сопротивления, Вн~грй кото1»ых ймекп место хгамйнарные течения, Потери В хаких сопротиблснйях пропорциональны скорости (и расходу) в первой степени, т.е. носят ЛГХнейныГГ характер. Онн будут рассмотрены В Г»одратд.

5 5. При вычислений потерь напора по формуле Веггсбаха наибольшей трудносп »О является определение безразмерного ксгаффипиента местного сопротиатения Г,. Из-за сложности процессов, происходящих в местных гидравлических сопрщивленнях, теоретически ь»айти Г, удас!Ся толь~~ в отдельньсх случаях, п~э~ому боль!»»Г»нство значений мого коэффициента получено в результхпе экспериментальных исследований. рассмотрим способы Ог!рсйсленил коэффиг»иента Г лля »гаибср»ее распространенных местных со!»ротйвлсййй прй турбулентном рсжйме течснйя, Для внезапного распп»рснйя потока (рис. 5.4, а) имеется теоретически пояучеагная формула для коэффипнснта Га который одйозначно определяется соотношением плогдалси до расширения (5!) н после него (5!): Рис, 5Д.

Мести!ас соигхгхивления: а — Фюаниос расо»нрсиис", о — а»!славное сгис!!ис; а — шиаиос расцпцииис; с— иаааиос сулсиис; д — !»оаорот трХГаа бса асар»тлении; с — наворот тр»си с аакртглсннсн фйцйентв Г!Отерыпгпора г!ГВ! Янеза!!Иоы су»кенни ч используется эмпирическая формула, предложенная И.Е. Идельчиком, которая также учитывает соотнопгенйс плошадей до раси!прения (Ю!) и после него Щ): Следует отмстить !Икзный слу !ВГ», кщда жзхлкость Вытекает из трубы в бак, т.е. когда площадь сечения Г!О~»Ка В трубе О! знаЧИ- тельно меньше такогюй в баке 5!.

Тогда из (5.9) следует, что Ги,:= 1, ЛДЯ внезапного суженпя потока (рис. 5.4, 6) теоретически получить подобнуго формулу не удается. Полому для опенки козф- 56 Для ВнсзапнОГО сужения потОка тоже нес»бходимО Отыспггь ча" стный сх!уча!1, когда »кйдкость Вытекает йз бака Нотр)41С, т.с. Когда площадь сечения потока в трхбе ОГ значг»тельно меныле таковоЙ в баке 5!, Тогда из (5.

16) следует, по 1„= 0,5. В Гидравлических системах зги!Вточно часто Встречакпся постепенное расширение потока (рис. 5.4, и) н постепенное сужение Па~ока (ргтс 5.4„г). Расширяющееся Руст!о в птлратьчикс $$ргтнттто назьвать диффузорам, а сужающееся — конфузаром. Слслуст отФузар ! н с м р ОД$$м$$ в ссчснгтях !" — Л п 2' — 2'„то сга называют соплом. Эти местные гидравлпческяс сопротивления могут иметь (особенно прн малых углах О) достаточна большие длины !.

Поэтаьту кроме помрь тш-зз Вттхрсабразования, вызванного изменением геометрии патока, в этих местных сопротивлениях у'гитытятют потери напора на трение по длине. Значения коэффициентов лля постепенного расширения Г „н постепенного сужения (: находят с введением паправочных коэффициентов в формулы (5.9) и (5. )О); ~„„= А г, н г„,. = А,(;, Поправочные коэффициеттты А, н А, имеют чти!ленимс значения мсныяе единицы, зав$$сяг от углов и, а также ат плавности переходов в сечениях и Л вЂ” Л и 2' — 2'.

Их значения пргшодятся в справОчниках. Иссыка расщ$астраненньтми мсстными сащ$Отивлснпями являются также повороты потоков. Они могут быть с внезапным повар!лом трубы (рнс. 5.4, д) нли с плавным поворотам (рис. 5.4, е). Внештныг! НОворот трубы (или кг$ле$$О) вызывает зна'$$пельные внхреабразования (см. Рис. 5.4, д) и поэтому приводит к сущет нн ря, ор.К ФФ$ е пр $ ния . е $, определяется в нерву!а очередь углам поворота б и может быть выбран нз справочника, Плавный поворот трубы (или отвал) су$цествснно снижает внхреобразовангте н, следователь!!а, потери напора. Коэффициент Г лля даннОТО сащютиВления завгтсггт нс тол ькО От у!э!а $$ОВ$$(тата 6, но н от сттноснтельного рзчнуса поворота йГ$$'(см.

Рис, 5,4, е). Для Оп)$слсления кОэффициснта г существуют Разлттчныс эмттиргтческпе зависимости, которые приводятся в справочниках. ктхзфф$$$$$$еиты потерь других местных сопрат$$$ьче$$ий, встречающихся в гидравлических сиеммах, такт* могут быть определены по справочнику. Следует иметь в виду, что лва или более пщравлнческнх сащютивлення, устана$$ленных в адгюи трубе, ьтогут окшывать взаимное влияние, сели расстояние между ними менее 40$( (д — диаметр трубы), б.б. Местные сопротивлении при больгпих н малых числах Рейнольдса.

Метод экВНВалантной длины В прсдылущсм подразделе бьши рассмотрены мсстныс тттдравлнческис сопротивления, потери напора в которых пропорциональны кВКЗРату скорости ЩЩ расхода. Следует иметь в виду, что % квадратнчнь$$$ хг!(!актер зав$$С$$масти потерь — наиболее распространенный, но все жс частный случай для местного сощютивленнл. В мзптиност)хзптельттых ггпт)юс$$- стемах тктрсчаазгся местные сапро- ,";,Ф,":,, с) з тпВлсния, внутрг! катОрых имсст и л ж рнас е ", П Р 55.с, Р ри нагюра в таких сопротивлениях пропорциональны скоростг! (Нлн расходу) в первой степени, т.е.

носят линейный характер, Кроме того, прн ламинарном течении яэгдкОсги В трубах коэффициенты мсстных сОпратнвлсний нс всспгз Оста!атея постоянными. Указзн$$ыс сащ$атнвтения встречаются существенно режа, чем сапгкттивленпя с квалратичной ззВисиыОсэью пОтсрь, и нс имеют ОпрсдслятащсгО значсния, нО прн расчете отдельных п$дросттстем их необходимо учитывать. В качестве приме(га рассмотрим жнклер (рнс. 5.5), в канале котарОга сутцсствуст лаь$$$нарнг$С течение. Патер!! $$агтора В ж будут склалывап ся нз потерь на трение в канале н потерь на внезапное расширение потока прн выходе из этого канала.

Причем первый внл нз указанных потерь будет пропорционален скорости в первой смпснн (так как а кан$$$$с ламинарное течснгтс), а втарай-- каадрзту скорости (потери на вихрсобразавангге). Если принимать ва внимание абз вила потерь, то Формула лля $юм!$фипис$$та саЩютналсиия ж$$кттсра булст имсть вид г, = — + !). 4 (5.)Ц Ке Эта общее выражение для коэФФициента любого местного сопративле$$$$я, Первое щ$агвсмас в (5. ! !) учтгть$васт линейныс потери, а вта(и!С вЂ” квадреГичные. СОО$нотясннс мсжду псрвым и $пО- рьтьт слагасмыми заансит аг пюмстричсских размсРОВ кажйато кон' кретного сопротишгсния. Использован!!с зависимости (5. ! !) приводит к значительному усложнению при расчетах гидрашпгчсскнх систем. Однако практика !!оказывает, что в подавляющем больтиттнетвс местных сопротивлений олин из впзов потерь сущесптснно $$рсвышаст второй, ПОэгОму щти щювсдении реальных расчетов Одним нз слшъсмых формулы (5.

! !) $$ренебрств$ат, Если квадратичные помри превыщакп линсйныс, то в (5.! !) пр "нсбр; Рным мыми л Г„=- И=: И.1а ссопротивлсння были подробно рассмотрены в тюдразл. 5.4. Если квалратичгтые потери существенно мсньпм линейнь$Х потерь, та пренебрегают Втор!ям слаптсммь$ н тагла Г АГ'Ке:= аг. Однако использование такой зависимости на $$ракпж* нс все!- Ля уаабна. Псатаьту лля местных соттрогнвлснна с линейным зако- Глава б ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ Рассмотрттм истсчснис жидкости чсрст Отвсрстнс диаметром ~» в станка бака, располФксннос нй глубина ггй, В гвэовую срсду с искотормм тмбмточнмм давлснисм р~ абис. 6,1, с1, Прн этом тдмдполагастсй, что ссли Отасрстис малО НО сравяситоо с раэмсрами бака и глубннОЙ Цв тО Другис стснви бака и свобгЩНВЯ повсрхиоств Йгидкости нс Влнвктт на пртгпэк ткидкости к отвсрстию.

Хлрвкпр истсчсння вэтом случас Покатав нй рнс, 6Л, 6. Часгицм жидкости Прнбвкжакггсв К Отвсрспно МЙ Вссго блиэлсжавтсго обвсмй, двнгййсв по раэйичнмм трасктортвни. Нскоторыс нз ник при попадании в отвсрстйс должны нж$снить направлснис свосто ДвтоксниЯ нв 90 . Твк кйк гоокаав частина нмсст мйссу1 тО мптовснно иэмснитв наптмвлснис свосго дмокснив оиа нс мокст, Свсдстйисм этого Йвййстсй сжатис струи жквмати при нстсчснии.

Пронссс сжатий струи практичсскн 'эавср|ваютсв на расстювнйй, равном примсрио Одному дивмстру Отвсрстив, и послс мого струв приобрстаст ннлиндричссктто форму с диамстром попсрсчного ссчснив Ц,. Точно тааими мс будут условна истсчсний, ссли ствсрстис вмповнсно в толстой стснкс со снвтисм фаски с внивнсй стэронм. 4 Опрсдслнм расход (1 жидкости чсрез рассматривасмос отверстис. Для зтого запишсм уравнснис Бсрнулли лля двух сечений (см. рис. 6. ), З): ссчсния 0--.0 и ссчсния 1 — 1. Ссчсннс 0 — 0 — зто Открьпая повсрхность жидкости В бак, слсловатсльно, В нсм лавлсиис дь а скОРОсть жнакостн можно считать Равной НУлю.

Ссчснис 1 — 1 струи дОлжнО быть ВмбранО В той сс части, гдс струя Ужс приняла цгщинлричсскую ФО!Вгу! тОгаа В агом ссчсиии лаВлснис Равно лавлсиию р~ Окружаюц!сй срсды. Если В качсствс плоскости сравнсния Выбрать горизо~пальнуе плоскость, г!Рохоаящую через ось отвсрстия, то получим Рз д $7~ ь Нз ~--= --+а---+ь--„ РЙ Рд 2д 2Ю" гдс а — козффициснт кориолиса, учитывающий нсрааномсриосп Распрслслсгп!а скорости по ссчснию 1 — 1 струи; в — срсдняя скорость жидкости в ссчснии 1-1; ~ — козффициент сопротивления Отвсрстия, учитьпФющий ТОРМОжсннс часпщ жидкости О Входиую КРОмку Отасрстия Псрсисссм псрВОс слагасмос правой части урзвнсния В лсвую часть и обозначим сс как расчетный напор Н„= Н~ + —, тогда А Р~ РД с'.