44. Местные сопротивления, определение коэффициента потерь напора и расчёт трубопроводов с местными сопротивлениями, понятие эквивалентной длины.

Местные сопротивления вызываются фасонным частями, арматурой и другим оборудованием трубопроводных сетей, которые изменяют величину или направление скорости движения жидкости на отдельных участках трубопровода (при расширении, сужении, повороте потока )

Потери напора оцениваются в долях скоростного напора по формуле Вейсбаха: h_m = Ϛ*υ₂²/2g

Иногда местные потери напора выражают в виде эквивалентной длины l_э прямого участка трубопровода, сопротивление трения которого по величине равно рассматриваемым местным потерям напора, т.е. из условия: λl_эυ²/(2gd)=Ϛ υ²/2g или l_э/d=Ϛ/λ

Основные виды местных потерь:

потери, связанные с изменением живого сечения потока (или, что то же, его средней скорости); сюда относятся случаи сужения и расширения потока (внезапного или постепенного); Ϛ_вн.р = (w₂/w₁ – 1)² ; Ϛ_вн.c =0,5 (1-w₂/w₁), где w₁ и w₂ – площади сечений трубопровода (1 выше по течению, чем 2);

потери, вызванные изменением направления потока, его поворотом (движение жидкости в коленах, угольниках, отводах на трубопроводах); Ϛ_90® =[0,2+0,001(100λ)⁸]*(d/R)^0,5, где λ – коэфф. гидр. трения, d/R – диаметр трубопровода к радиусу закругления;

потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа (вентили, краны, сетки, тройники, дроссель-клапаны и т.д.) Ϛ_стыка=13,8 (δ/d)^3/2, где δ – экв. высота сварного стыка, мм;

Потери, возникшие вследствие отделения одной части потока от другой или слияния двух потоков в один общий (дв-е жидкости в тройниках, крестовинах и отверстиях в боковых стенках трубопроводов при наличии транзитного расхода). Ϛ_о =K₀ (1-cosθ), где Ϛ_о – коэфф. местн. сопротивления ответвления (тройник), θ – угол ответвления отно-но оси осн. потока, K₀ – опытный коэффициент, зависящий от отн-я υ₀/υ и геометрии тройника;

Приведённые данные отн-ся к турбулентному дв-ю ж-ти с большими числами Re. При ламинарном движении с малыми числами Re происходит безотрывное обтекание местного сопротивления, так что: Ϛ_мест = A/Re , где А – коэффициент, зависящий от вида местного сопротивления и степени стеснения потока.

Альтшуль рекомендует следующую формулу для определения коэффициентов местных потерь при малых значениях числа Рейнольдса:

Ϛ_мест = A/Re+Ϛ_{местн.кв.}, где Ϛ_{местн.кв} – коэфф-т соответствующей местной потери напора в зоне квадратичного сопротивления.

43. Понятие смоченного периметра и гидр радиуса. Ф-ла Шези для русловых потоков ж-ти.

Живым сечением называется поверхность в пределах потока, проведенная перпендикулярно к линиям тока (элементарным струйкам). В общем случае эта поверхность криволинейная (на рис. 1 поверхность ABC). Однако в большинстве случаев практической гидравлики поток жидкости можно представить параллельно-струйным или с очень малым углом расхождения струек, а за живое сечение принять плоское поперечное сечение потока.Площадь живого сечения обозначается буквой s.

Смоченным периметром называется длина части периметра живого сечения, в пределах которой поток соприкасается с твердыми внешними стенками. Смоченный периметр обозначают буквой Ф.

Гидравлическим радиусом называется отношение площади живого сечения к смоченному периметру:

.

Для расчёта безнапорных потоков широко применяют формулу Шезú для определения геометрического уклона дна трубопровода, канала или траншеи

где R — гидравлический радиус (м); С — коэффициент Шезú. i – гидравл уклон.

Коэффициент Шезú с достаточной для практики точностью можно определить по формуле Маннинга

где n — коэффициент шероховатости стенок трубы или канала; R — гидравлический радиус, подставляемый в метрах.

Отметим, что формула Шезú справедлива для потоков с турбулентным режимом.

для круглой трубы.