5.3. Потери в местных гидравлических сопротивлениях.

Местные потери давления возникают вследствие изменения скорости по величине и направлению и зависят в основном от геометрических размеров и форм местных сопротивлений. При решении практических задач местные потери напора определяют по формуле (18). При этом необходимо выбрать коэффициент местного сопротивления .

Обычно коэффициент местного сопротивления определяют экспериментальным путем и выражают в виде эмпирических формул, графиков или в табличной форме. Лишь для некоторых местных сопротивлений получены теоретические зависимости*.

Ниже приводятся зависимости и данные для определения коэффициентов местных сопротивлений.

Внезапное расширение потока (потери на удар). На основании теоремы импульса сил была выведена формула Борда.

.

Из условия неразрывности потока

или

и .

Можем записать так:

,

или

.

С учетом формулы (18) получим

и ,

где индексы 1 и 2 у соответствуют используемой при расчете скорости ( или ).

Внезапное сужение. При внезапном сужении происходит сжатие струи от S₁ до S_C. Потери давления обусловлены в основном расширением струи от S_C до S₂, поэтому коэффициент можем определить по формуле:

.

3аменяя степень сжатия струи коэффициентом сжатия , получим

.

Коэффициент сжатия выбирается по таблице, составленной по теоретическим зависимостям Н.Е.Жуковского.

	0,01	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
	0,661	0,612	0,616	0,622	0,633	0,664	0,682	0,687	0,722	0,781	1

Диафрагма. При установке диафрагмы в трубе постоянного сечения коэффициент определяют аналогично:

,

где S_Д - площадь отверстия диафрагмы; - коэффициент сжатия равный (значение принимают по таблице)

Диффузор (плавно расширяющийся участок трубы). Коэффициент диффузора определяют в долях от потерь давления на внезапное расширение

,

где - коэффициент, учитывающий уменьшение потерь давления в диффузоре по сравнению с потерями при внезапном расширении с тем же соотношением сечений соединяемых труб; коэффициент зависит от угла конусности

, град	4	8	12
	0,12	0,14	0,23

При угле конусности < 50° = sin , а при > 50° можно принимать = 1.

Конфузор (плавно сужающийся участок трубы). Коэффициент конфузора определяют в долях от потерь напора при внезапном сужении, исходя из того же принципа, что был использован для определения коэффициента в диффузоре:

,

где - коэффициент, учитывающий уменьшение потерь напора в конфузоре по сравнению с потерями напора при внезапном сужении; коэффициент зависит от угла сходимости .

Задвижка. Коэффициент задвижки при различной степени ее открытия можно принимать по таблице.

h/d	1	7/8	6/8	5/8	4/8	3/8	2/8	1/8
	0	0.07	0.26	0.81	2.06	3.52	17	97.8

Значения коэффициентов других местных сопротивлений можно найти в справочниках.

В трубе постоянного диаметра общие потери давления от различных сопротивлений равны сумме потерь на отдельных ее участках:

,

или

.

Этот метод, получивший название принципа наложения потерь давления, применим только в том случае, если на прямом участке трубы поток стабилизируется, т. е. кривая распределения скоростей приобретает вид, соответствующий равномерному движению жидкости. Длина стабилизирующего прямолинейного участка составляет d, где d – диаметр трубы. При близком расположении местных сопротивлений друг от друга принцип наложения потерь давления дает ошибочные результаты. В этом случае потери давления следует определять экспериментально.