n1.doc

Paikallisen häviökertoimen määrittäminen
Luvussa 3 on jo käsitelty painehäviöiden laskemista paikallisilla vastuksilla, eli sellaisilla putkilinjan osilla, joissa kanavan koon tai konfiguraation muutoksen vuoksi virtausnopeus muuttuu, se erottuu seinistä ja pyörteistä näkyviin. Harkitse paikallista vastusta tarkemmin.

Yksinkertaisimmat paikalliset hydraulivastukset voidaan jakaa kolmeen ryhmään: laajennukset, kavennukset ja kanavakäännökset. Jokainen niistä voi olla äkillinen tai asteittainen. Lisää vaikeita tapauksia paikalliset vastukset ovat näiden yksinkertaisimpien vastusten yhdistelmiä. Esimerkiksi venttiilissä virtaus ensin kaareutuu, kapenee ja lopulta laajenee.

klo turbulentti tila virtaus, häviökertoimet  määräytyvät pääasiassa paikallisten vastusten muodon perusteella eivätkä käytännössä riipu Reynoldsin luvusta Re, joten paikallisten häviöiden suuruus on verrannollinen nopeuden neliöön. Tätä suhdetta kutsutaan neliömäiseksi. Häviökertoimien  arvot löytyvät pääasiassa empiirisesti, vaikka joillekin yksinkertaisimmista paikallisista vastuksista ne voidaan saada teoreettisesti. Päätettäessä käytännön tehtäviä arvot löytyvät hakuteoista, joissa ne on annettu kaavoina, taulukoina, kaavioina monenlaisia paikallinen vastus.

Useimmille putkilinjojen paikallisille vastuksille kohdassa Re  10 5 tapahtuu turbulenttia itsensä samankaltaisuutta - painehäviö on verrannollinen nopeuteen toiseen potenssiin ja paikallinen vastuskerroin ei riipu Re:stä. Paikallisessa vastarinnassa minne mennään äkillinen muutos putkilinjan osasta ja muodostuu merkittäviä pyörteitä, itsesamankaltaisuus muodostuu jopa kohdassa Re  10 4 . Esimerkiksi putkilinjan äkillinen laajeneminen, missä S 1 ja S 2 – putkilinja-alueet ennen ja jälkeen äkillisen laajennuksen. Putkilinjasta poistumiseen säiliöön S 2 >> S 1 , siis  m  1. Kun virtaus laajenee asteittain diffuusorissa, paikallisvastuskerroin

,

missä  d on tappiokerroin.

Putken äkillinen kapeneminen

. Putkilinjaan pääsy säiliöstä S 1 >> S 2, joten  m  0,5.

Laminaarivirtausjärjestelmässä paikalliset häviöt ovat yleensä pieniä verrattuna kitkahäviöihin, ja vastuslaki on monimutkaisempi kuin turbulenttisessa järjestelmässä:

Missä h tr - päähäviö, joka aiheutuu suoraan kitkavoimien vaikutuksesta (viskositeetti) tietyssä paikallisessa resistanssissa ja joka on verrannollinen nesteen viskositeettiin ja nopeuteen ensimmäisessä asteessa; h pyörre - häviöt, jotka liittyvät virtauksen erottumiseen ja pyörteen muodostumiseen itse paikallisessa vastuksessa tai sen takana ja suhteessa nopeuteen toiseen asteeseen.

Siten laminaarivirtauksen häviökerroin voidaan esittää summana:

Missä A Ja B ovat ulottumattomia vakioita, jotka riippuvat pääasiassa paikallisen vastuksen muodosta.

Riippuen Re:n arvosta ja paikallisen vastuksen muodosta, painehäviö laminaaritilassa voidaan ilmaista lineaarisena tai neliöllisenä riippuvuutena nopeudesta sekä jonkinlaisena keskimääräisenä käyränä niiden välillä. Kerroin arvot A Ja B tulee etsiä hakukirjasta paikallisen vastuksen tyypin ja sen parametrien mukaan.
Paikalliset häviöt ja paikallisvastuskerroin.

Putkiverkostot, jotka jakavat tai poistavat nestettä kuluttajista, muuttavat halkaisijaansa (osuus); käännökset, oksat järjestetään verkkoihin, lukituslaitteet asennetaan jne. Näissä paikoissa virtaus muuttaa muotoaan, muotoutuu jyrkästi. Muodon muutoksen vuoksi syntyy lisävastusvoimia, joten kutsutaan paikalliseksi vastustukseksi. Niiden voittaminen vaatii vaivaa. Painetta, joka kuluu paikallisten vastusten voittamiseksi, kutsutaan paikallisia painehäviöitä ja merkitty .

Paikallinen painehäviö määritellään nopeuspään tulona välittömästi paikallisen vastuksen vieressä , kaavan mukaan

Paikallisen resistanssin kertoimien määrittämiseen ei ole yleistä teoriaa yksittäistapauksia lukuun ottamatta. Siksi paikallisen vastuksen kertoimet löydetään yleensä empiirisesti. Niiden merkitykset erilaisia ​​elementtejä putkistot on annettu teknisissä käsikirjoissa. Joskus paikalliset vastukset ilmaistaan ​​suoran putkilinjan osuuden vastaavana pituutena. . Vastaava pituus kutsutaan sellaiseksi tietyn halkaisijan omaavan putkilinjan suoran osuuden pituudeksi, jossa painehäviö, kun tietty virtaus ohitetaan, on yhtä suuri kuin tarkastelut paikalliset häviöt. Yhtälöimällä Darcy-Weisbachin kaavat ja (1) saamme , tai .

1. 
   Nesteen ulosvirtauksen pääominaisuudet reikien ja suuttimien läpi (Toricellin kaava; ulosvirtaustyypit; puristus-, nopeus- ja virtauskertoimet; suihkun puristustyypit).

1. 
   Reikien luokittelu ja niiden käyttö käytännössä

Nesteen virtaus reikien läpi on yksi hydrauliikan keskeisistä hetkistä. Tiedemiehet ja insinöörit ovat tutkineet tätä asiaa siitä lähtien 17. vuosisata D. Bernoullin yhtälö johdettiin ensimmäisen kerran, kun ratkaistiin yksi nesteen ulosvirtaus ongelmista reiästä. Kalvoja, rei'itettyjä sekoittimia, täyttö- ja tyhjennyssäiliöitä, altaita, säiliöitä, sulkukammioita ja muita säiliöitä laskettaessa ratkaistaan ​​nesteiden ulosvirtaus reikien kautta. Näitä ongelmia ratkaistaessa määritetään nesteiden nopeudet ja virtausnopeudet.

Kokeellisesti on todettu, että nesteen virratessa ulos rei'istä suihku puristuu, eli sen väheneminen poikkileikkaus. Puristetun suihkun muoto riippuu reiän muodosta ja koosta, seinien paksuudesta ja myös reiän sijainnista suhteessa sen astian vapaaseen pintaan, seiniin ja pohjaan, josta neste virtaa. Suihkun puristuminen johtuu siitä, että nestehiukkaset lähestyvät reikää eri puolueet ja liikkua hitaudella reiässä lähentyviä lentoratoja pitkin.

Suihkujen yhdensuuntainen virtaus reiässä on mahdollista vain, kun astian seinämien paksuus on lähellä reiän kokoa ja reiän seinillä on sileät ääriviivat, jotka laajenevat astiaan. Tässä tapauksessa reikä muuttuu kartiomaiseksi kerrostukseksi (katso alla).
Reiät luokitellaan seuraavasti:

1. Koon mukaan.

A
) pieniä reikiä kun

tai

(Kuva 38), missä on pyöreän reiän halkaisija;

- paine; - paine-ero tulvineen reiän kanssa;

b) isot reiät

tai

.

2. Sen seinämän paksuuden mukaan, johon reikä on tehty:

A) reikiä ohuessa seinässä, kun

tai

, Missä t – seinämän paksuus;

B) reikiä paksussa seinässä, kun

tai

.

3. Muoto erottaa pyöreän, neliön, suorakaiteen, kolmion ja muut reikät
Suutintyypit ja niiden käyttö. Neste virtaa suuttimien läpi
suutin Kutsutaan putkenpalaa, jonka pituus on useita kertoja sisähalkaisija. Tarkastellaanpa tapausta, jossa suutin, jonka halkaisija on d, yhtä suuri kuin reiän halkaisija.

Kuvassa 44 näyttää yleisimmät käytännössä käytetyt suutintyypit:

A - sylinterimäinen ulompi; b- sylinterimäinen sisäosa; V - kartiomainen poikkeava; G- kartiomaisen suppeneva; d - konoidisesti poikkeava; e - konoidimainen.

C
sylinterimäiset suuttimet löytyvät osien muodossa hydraulijärjestelmät koneita ja rakenteita. Kartiomaisia ​​konvergoivia ja kartiomaisia ​​suuttimia käytetään lisäämään vesisuihkun nopeutta ja kantamaa (paloletkut, hydrauliset monitorin tynnyrit, suuttimet, suuttimet jne.).

TO kartiomaisia ​​hajaantuvia suuttimia käytetään vähentämään nopeutta ja lisäämään nesteen virtausta ja ulostulopainetta turbiinien imuputkissa jne. Ejektoreissa ja injektoreissa on myös kartiomaiset suuttimet päätyökappaleena. Tiepenkereiden alla olevat rummut (hydrauliikan osalta) ovat myös suuttimia.

Tarkastellaan ulosvirtausta ulkoisen sylinterimäisen suuttimen kautta (kuva 45).

Suuttimen sisäänkäynnissä oleva nestesuihku puristuu kokoon, laajenee ja täyttää koko osan. Suihku virtaa ulos suuttimesta täydellä poikkileikkauksella, joten puristussuhde, joka viittaa poistoaukon poikkileikkaukseen,

ja virtausnopeus

.

Laadimme D. Bernoullin yhtälön osille 1-1 Ja 2-2

,

Missä

- painehäviö.

Ulosvirtaukselle avoimesta säiliöstä ilmakehään, samoin kuin ulosvirtaukselle aukon kautta, D. Bernoullin yhtälö pelkistetään muotoon

. (144)

Suuttimen painehäviö on tulon menetyksen ja suuttimen sisällä puristetun suihkun laajenemisen summa. (Pienuudesta johtuen vähäiset häviöt säiliössä ja häviöt suuttimen pituudella voidaan jättää huomiotta.) Joten,

. (145)

Jatkuvuusyhtälön mukaan voimme kirjoittaa:

,

Korvaava arvo

yhtälöön (145), meillä on

Missä ilmoitettu

. (148)

Korvaamme sitten saadun päähäviön arvon yhtälöön (144).

.

Siksi virtausnopeus

. (149)

merkitsee

, (150)

Saamme nopeuden yhtälön

. (151)

Määritä nesteen virtaus

.

Mutta suuttimelle

Ja

, (152)

Missä

– suuttimen virtausnopeus;

- suuttimen aktiivisen osan alue.

Näin ollen yhtälöillä nesteen nopeuden ja virtausnopeuden määrittämiseksi suuttimien läpi on sama muoto kuin aukolla, mutta kertoimien eri arvoilla. Suihkun puristussuhteelle (at suuria arvoja R e Ja

) voidaan ottaa suunnilleen

, ja sitten kaavoilla (148) ja (149) saadaan

. Itse asiassa veden ulosvirtauksessa on siis myös häviöitä pitkin pituutta normaaleissa olosuhteissa voidaan ottaa

.

Vertaamalla suuttimen ja ohuen seinämän reiän virtaus- ja nopeuskertoimia, huomaamme, että suutin lisää virtausnopeutta ja vähentää ulosvirtausnopeutta.

Pakkaukselle on ominaista, että paine puristetussa osassa on pienempi kuin ilmakehän paine. Tämä asema on todistettu Bernoullin yhtälöllä, joka on laadittu puristetuille ja poisto-osille.

Sisäisissä lieriömäisissä suuttimissa suihkun puristus tuloaukossa on suurempi kuin ulkoisissa, ja siksi virtaus- ja nopeuskertoimien arvot ovat pienempiä. Kokeissa löydettiin kertoimia vedelle

.

Ulkoisissa kartiomaisissa suppenevissa suuttimissa suihkun puristus ja laajeneminen sisääntulossa on pienempi kuin ulkoisissa lieriömäisissä suuttimissa, mutta ulkoinen puristus näkyy suuttimen ulostulossa. Siksi kertoimet Ja riippuu kartiokulmasta. Kun kartiokulma kasvaa 13°:een, virtauskerroin kasvaa ja kulman edelleen kasvaessa se pienenee.

Suppenevia suppenevia suuttimia käytetään tapauksissa, joissa on tarpeen saavuttaa suuri suihkunopeus, lentoetäisyys ja suihkun iskuvoima (hydrauliset näytöt, palosuuttimet jne.).

Kartiomaisissa hajaantuvissa suuttimissa sisäinen laajennus puristuksen jälkeen suihkut ovat suurempia kuin kartiomaisissa konvergoivissa ja sylinterimäisissä, joten painehäviö täällä kasvaa ja nopeuskerroin pienenee. Ei ulkoista pakkausta poistuttaessa.

Kertoimet ja riippuvat kartiokulmasta. Siis kartiomaisessa kulmassa

kertoimien arvot voidaan pitää yhtä suurena

; klo

(rajakulma)

. klo

suihku virtaa ulos koskettamatta suuttimen seinämiä, eli kuin reiästä ilman suutinta.

Nestevuoto reikistä ja suuttimista
7.1. Virta ohuessa seinässä olevan pienen reiän läpi

jatkuvalla paineella
Harkitse erilaisiin tilaisuuksiin nesteen ulosvirtaus säiliöistä, säiliöistä, kattiloista jne. reikien ja suuttimien kautta ilmakehään tai kaasulla tai samalla nesteellä täytettyyn tilaan. Tällaisella vanhenemisella Mahdollinen energia nesteitä suurempina tai alempi tutkinto muuttuu kineettinen energia suihkukoneet. Olemme pääasiassa kiinnostuneita kahdesta ulosvirtausparametrista: nopeudesta ja virtausnopeudesta.

Anna nesteen olla suuressa paineistetussa säiliössä s 0 (kuvio 29). Seinässään riittävän suurella syvyydellä vapaasta pinnasta H 0 on pieni pyöreä reikä, jonka kautta neste virtaa paineella ilma- (kaasu)tilaan s 1 .

Anna reiän olla kuvan 1 mukainen muoto. 30 eli tämä poraus ohueen seinään ilman etureunaa käsittelemättä tai tehdään paksussa seinässä, mutta etureuna on teroitettu ulkopuolella.

Riisi. 29. Vanheneminen alkaen

säiliö pienen läpi

reikä



Riisi. 30. Ulosvirtaus kierroksen läpi

reikä

Nestehiukkaset lähestyvät reikää koko viereisestä tilavuudesta liikkuen nopeasti eri tasaisia ​​lentoratoja pitkin. Suihku irtoaa seinästä reiän reunassa ja supistuu sitten jonkin verran. Suihku saa sylinterimäisen muodon suunnilleen yhden reiän halkaisijan etäisyydellä tuloreunasta. Syy suihkun puristumiseen on nesteen inertia. Koska reiän koko on pieni päähän verrattuna H 0 ja säiliön mitat, ja siksi sen sivuseinämät ja vapaa pinta eivät vaikuta nesteen virtaukseen reikään, täydellinen pakkaus suihkukoneita, eli suurinta.

Puristussuhde arvioidaan suihkun puristussuhteella

Kirjoitetaan Bernoullin yhtälö vapaalle pinnalle (leikkaus 0 – 0) ja suihkun leikkaukselle, jossa se on saanut lieriömäisen muodon (osa 1 – 1):

Nesteen nopeus osassa 0 – 0 voidaan jättää huomiotta. Esittelemme lasketun pään

missä  on nopeuskerroin:

Jos neste on ihanteellinen, niin  = 0 ja  = 1, joten  = 1 ja ulosvirtausnopeus ihanteellinen neste

Kun otetaan huomioon saadut lausekkeet, voidaan havaita, että nopeuskerroin on todellisen ulosvirtausnopeuden suhde ihanteellisen nesteen nopeuteen

Todellinen ulosvirtausnopeus on aina pienempi kuin ihanteellinen nopeus vastuksen vuoksi, joten nopeustekijä on aina pienempi kuin 1.

Nopeuksien jakautuminen suihkun poikkileikkauksella on tasainen vain sen keskiosassa ja uloin kerros neste hidastuu jonkin verran seinää vasten tapahtuvan kitkan vuoksi. Kokeet osoittavat, että suihkun ytimessä poistonopeus on lähes yhtä suuri kuin ihanteellinen V ja siksi käyttöön otettua nopeuskerrointa  tulee pitää kertoimena keskinopeus.

Lasketaan tilavuusvirta

Tulo  =  on virtauskerroin. Sitten vihdoin

missä  s- laskettu paine-ero, jonka vaikutuksesta ulosvirtaus tapahtuu.

Tämän lausekkeen käytön monimutkaisuus piilee virtauskertoimen  tarkassa arvioinnissa. Se on selvää

Tämä tarkoittaa, että virtausnopeus on todellisen virtausnopeuden suhde virtausnopeuteen, joka tapahtuisi ilman suihkun puristusta ja vastusta. ei ole ihanteellisen nesteen virtausnopeus, koska suihkun puristus havaitaan myös ihanteellisen nesteen tapauksessa.

Todellinen virtausnopeus on aina pienempi kuin teoreettinen virtausnopeus ja siten virtausnopeuskerroin  on aina pienempi kuin 1 suihkun puristuksen ja vastuksen vuoksi. Joskus yksi tekijä on tärkeämpi, joskus toinen.

Kertoimet , ,  ja  riippuvat ensinnäkin reiän tai suuttimen tyypistä, ja myös, kuten kaikki hydrauliikan dimensiottomat kertoimet, hydrodynaamisen samankaltaisuuden pääkriteeristä - Re-luvusta.

Pyöreän reiän kertoimien ,  ja  muutoksen luonne Re:stä ja laskettuna ihanteellisesta ulosvirtausnopeudesta

,

esitetty kuvassa. 31.

Kaaviosta voidaan nähdä, että Re:n kasvaessa ja eli viskoosien voimien vaikutuksen pienentyessä kerroin  kasvaa vastuskertoimen  pienenemisen vuoksi, ja kerroin  pienenee johtuen nesteen hidastuvuuden väheneminen reiän reunassa ja suihkupinnan kaarevuussäteiden kasvu sen osassa reunoista sylinterimäisen osan alkuun. Kertoimien  ja  arvot lähestyvät tässä tapauksessa asymptoottisesti arvoja, jotka vastaavat ihanteellisen nesteen ulosvirtausta, eli Re:lle ja   arvoille  1 ja   0,6. Virtauskerroin  Re:n kasvaessa ja ensin kasvaa :n jyrkän nousun vuoksi, ja sitten saavutettuaan maksimin ( max = 0,69 Re:ssä ja = 350) pienenee johtuen :n merkittävästä laskusta ja suuret Re-arvot ja käytännössä stabiloituu arvoon  = 0,60  0,61.

Riisi. 31. Kohteiden ,  ja  riippuvuus Re:stä ja pyöreästä reiästä

ohuessa seinässä
Hyvin pienten Re:n arvojen alueella (Re ja

Matalaviskoosisille nesteille (vesi, bensiini, kerosiini jne.), joiden ulosvirtaus tapahtuu yleensä silloin, kun suuret numerot Eli ulosvirtauskertoimet vaihtelevat kapeissa rajoissa. Yleensä seuraavat keskiarvot otetaan huomioon: ( = 0,64;  = 0,97;  = 0,62;  = 0,065).
7.2. Ulosvirtaus suuttimien kautta
Ulkoinen sylinterimäinen suutin(Kuva 32) kutsutaan lyhyeksi putkeksi, jonka pituus on useita halkaisijoita pyöristämättä etureunaa. Käytännössä tällaisia ​​suuttimia saadaan usein tapauksissa, joissa poraus suoritetaan paksussa seinässä ja etureunaa ei käsitellä.

Ulosvirtaus tällaisten suuttimien kautta sisään kaasumainen ympäristö voi tapahtua kahdella tavalla. Ensimmäinen vanhenemistila on esitetty ensimmäisessä ja toisessa kuvassa ja toinen kolmannessa. Ensimmäisessä tilassa suuttimeen saapunut suihku puristuu suunnilleen samalla tavalla kuin silloin, kun se virtaa suuttimen läpi ohuessa seinämässä. Sitten johtuen suihkun puristetun osan vuorovaikutuksesta ympäröivän kanssa

Riisi. 32. Ulosvirtaus ulomman lieriömäisen suuttimen läpi
pyörivässä nesteessä, suihku laajenee vähitellen reiän kokoiseksi ja jättää suuttimesta täyden poikkileikkauksen. Tätä vanhenemistapaa kutsutaan jatkuvaksi.

Koska suuttimen ulostulossa suihkun halkaisija on yhtä suuri kuin reiän halkaisija, niin  = 1 ja näin ollen  = . Kertoimien keskiarvot tälle matalaviskositeettisten nesteiden ulosvirtausjärjestelmälle (suurille Re) ovat seuraavat:

 =  = 0,8;  = 0,5.

Tässä virtaustilassa virtausnopeus on suurempi verrattuna virtaukseen ohuessa seinässä olevasta reiästä, koska suihkun puristus ei ole suuttimen ulostulossa, ja nopeus on pienempi suuremman vastuksen vuoksi. Seuraavaa empiiristä kaavaa voidaan suositella jatkuvan virtauksen virtausnopeuden laskemiseen:

Kaavasta seuraa, että kun Re    =  max = 0,813.

Pienin suhteellinen suuttimen pituus l/d, jossa ensimmäinen vanhenemistila voidaan toteuttaa, on suunnilleen yhtä suuri kuin 1. Kuitenkin myös riittävillä arvoilla l/d tämä tila ei ole aina mahdollista.

Selvitetään paine suuttimen sisällä ja olosuhteet, joissa jatkuva virtaus on mahdollista.

Anna ulosvirtauksen tapahtua paineen alaisena s 0 kaasuympäristössä, jossa on paine s 2. Laskettu paine tässä tapauksessa on yhtä suuri kuin

Koska paine suuttimen ulostulossa s 2, kavennetussa osassa 1-1, jossa nopeus on suurempi, paine s 1 p 2. Kuitenkin mitä enemmän paineita H ja siten kustannukset K, sitä pienempi paine s 2. Paine-ero s 2 – s 1 kasvaa suhteessa paineeseen H. Kirjoitetaan Bernoullin yhtälö ja katsotaan tämä:

jossa yhtälön viimeinen termi on painehäviö virtauksen laajenemisesta, joka sisään Tämä tapaus tapahtuu samalla tavalla kuin putkilinjan äkillinen laajeneminen.

Nopeussuhde

Eliminoi Bernoullin yhtälö V 1 käyttämällä tätä suhdetta ja korvaa ja etsi painehäviö suuttimen sisällä:

Korvaamalla  = 0,8 ja  = 0,63, saadaan s 2 – s 1  0,75 g H.

Pienellä kriittisellä paineella H cr absoluuttinen paine suuttimen sisällä tulee yhtä suureksi kuin paine tyydyttyneitä höyryjä, Siksi

jos jätämme huomiotta kyllästymishöyryn paineen. Siksi milloin H > H kr paine s 1:stä tulee tulla negatiivinen, mikä ei voi olla, joten erottelematon vanhenemistila klo H > H kr muuttuu mahdottomaksi ja siirtyy toiseen vanhenemistilaan.

Toiselle virtaustavalle on ominaista se, että suihku ei puristuksen jälkeen enää laajene, vaan säilyttää lieriömäisen muotonsa ja liikkuu suuttimen sisällä koskematta sen seiniin. Ulosvirtauksesta tulee täsmälleen sama kuin ohuessa seinässä olevasta reiästä. Tästä johtuen siirtyessä erottelemattomasta virtausjärjestelmästä erotettuun tilaan nopeus kasvaa ja virtausnopeus pienenee. Jos vesi virtaa ulos ilmakehään ulkoisen sylinterimäisen suuttimen kautta, niin

Jos painetta alennetaan toisessa uloshengitystilassa, tämä tila pysyy pienimpään asti H. Tämä tarkoittaa, että toinen virtaustila on mahdollista millä tahansa paineella ja H H cr molemmat vanhenemistavat ovat mahdollisia.

Virtattaessa sylinterimäisen suuttimen läpi tason alla, ensimmäinen tila ei poikkea yllä kuvatusta, mutta absoluuttisen paineen kasvaessa H putoaa tyydyttyneen höyryn paineeseen, toiseen tilaan ei siirrytä ja kavitaatiotila käynnistyy, jolloin virtausnopeus lakkaa olemasta riippuvainen vastapaineesta s 2, eli stabilointivaikutus tulee näkyviin. Tässä tapauksessa suhteellinen vastapaine on sitä pienempi

,

mitä leveämpi kavitaatioalue suuttimen sisällä ja vähemmän suhdetta kulutus .

Siten ulkoisella sylinterimäisellä suuttimella on merkittäviä haittoja: ensimmäisessä tilassa - suuri vastustuskyky ja riittämättömän korkea virtauskerroin, ja toiseksi erittäin pieni virtauskerroin. Lisäksi kaasumaiseen väliaineeseen virtausjärjestelmän kaksinaisuus on H H cr, virtausnopeuden epäselvyys tietyllä H ja kavitaatiomahdollisuus tason alapuolella virrattaessa.

Ulompaa lieriömäistä suutinta voidaan parantaa huomattavasti pyöristämällä sisääntulohuulia tai järjestämällä kartiomainen sisääntulo, jonka kartiokulma on noin 60. Miten enemmän sädettä pyöristys, sitä pienempi vastuskerroin ja korkeampi virtauskerroin. Rajassa, jonka säde on yhtä suuri kuin seinämän paksuus, tällainen suutin lähestyy kartiomaista suutinta tai suutinta.

Riisi. 33. Konoidinen suutin (suutin)
Conoid-suutin (suutin) esitetty kuvassa. 33, on ääriviivattu suunnilleen luonnollisesti kokoonpuristuvana suihkuna ja varmistaa tämän johdosta virtauksen jatkuvuuden suuttimen sisällä ja yhdensuuntaisen suihkun sen ulostuloosassa. Tämä on laajalti käytetty tiiviste, koska sen virtauskerroin lähellä 1 ja erittäin pienet häviöt sekä vakaa virtausjärjestelmä ilman kavitaatiota. Hänelle  = 0,03  0,1;  =  = 0,96  0,99.

Riisi. 34. Hajotussuutin
Diffusorin suutin

Paikalliset vastukset sisältävät lyhyitä putkiosia, joissa nesteen liikkeen nopeus muuttuu suuruuden ja suunnan suhteen. Yksinkertaisimmat paikalliset vastukset voidaan tavanomaisesti jakaa virtauksen poikkileikkauksen muutoksesta (laajeneminen, kapeneminen) aiheutuviin vastuksiin ja nesteen liikesuunnan muutokseen liittyviin vastuksiin. Mutta useimmat paikalliset vastukset ovat näiden tapausten yhdistelmiä, koska virtauksen pyöriminen voi johtaa sen poikkileikkauksen muutokseen, ja virtauksen laajeneminen (kaventuminen) voi johtaa poikkeamiseen nesteen suoraviivaisesta liikkeestä. Myös erilaiset hydrauliliittimet (hanat, venttiilit, venttiilit jne.) ovat käytännössä aina yhdistelmä yksinkertaisimpia paikallisia vastuksia. Paikalliset vastukset sisältävät myös putkilinjojen osia, joissa nestevirtaukset erotetaan tai yhdistetään. Paikallisilla vastuksilla on merkittävä vaikutus pyörteisten nestevirtojen hydraulijärjestelmien toimintaan. Laminaarivirroilla nämä painehäviöt ovat useimmissa tapauksissa pieniä verrattuna putkien kitkahäviöihin. Useimmissa paikallisissa vastuksissa liikkeen nopeuden muutos johtaa pyörteiden syntymiseen, jotka käyttävät nestevirtauksen energiaa pyörimiseensä. Näin ollen pyörteiden muodostuminen on pääasiallinen syy päähäviöön useimmissa paikallisissa vastuksissa. Weisbachin kaavaa käytetään näiden häviöiden määrittämiseen: Virtauksen äkillistä laajenemista varten S1 on virtauksen poikkileikkauspinta-ala ennen laajenemista, S2 on laajenemisen jälkeen. - dimensioton paikallisen vastuksen kerroin.

Jos nestettä valuu putkesta säiliöön, niin

1 koska S1

Virtauksen äkillinen kaventuminen: .

Jos neste virtaa ulos säiliöstä putken kautta (S1>S2), niin . Virtauksen asteittainen kapeneminen ja laajeneminen (laajenevaa kanavaa kutsutaan diffuusoriksi, kapenevaa kanavaa kutsutaan sekoittajaksi (jos hämmentäjä on sulatettu siirtymä - suutin)).

Pyörteen muodostumisesta johtuvien häviöiden lisäksi huomioidaan kitkan pituuden aiheuttamat häviöt. ja missä kp ja kc ovat korjauskertoimia (arvot hakuteoksissa).

On myös purojen käänteitä: äkillisiä ja tasaisia.

Äkillinen virtaus aiheuttaa merkittäviä pyörteitä.

Niiden kertoimet löytyvät hakuteoksista.

32. Nesteen ulosvirtaus ohuessa seinässä olevan reiän läpi.

Hydrauliikkareiät on jaettu pieniin ja suuriin.

Pienet reiät, erilaisia ​​kohtia joiden geometrinen pää on sama.

Reikien muoto vaikuttaa monissa tapauksissa merkittävästi ulosvirtaavan virtauksen parametreihin ja sen muotoon. Virtaavan nestesuihkun muodon muutosta suhteessa reikään kutsutaan nesteen inversio.

Reikiä voidaan tehdä ohuissa tai paksuissa seinissä. Seinä harkitaan ohut, jos sen paksuus on S<2/3 напора. paksu seinä, jos S> 2/3 päätä .

Suihkun puristuminen ohuen seinän reiän läpi tietyllä etäisyydellä:

Jet-puristussuhde

Puristusta kutsutaan täydelliseksi, jos aluksen sivuseinämät eivät vaikuta suihkun ulosvirtaukseen.

Täysi - puristus koko kehän ympäri

Jos H = const, tämä on yhtymäkohta vakiopäässä

Nesteen vapaa virtaus - nesteen ulosvirtaus ilmakehään.

Nopeus ja nestevirtaus: ,

Nopeutta varten oikeaa nestettä korjattu kertoimilla , - nopeuskerroin.

Virtaukselle: , - virtauskerroin

Paikallisiksi vastuksiksi kutsutaan, toisin kuin resistanssit pitkin pituutta, painehäviöiksi, jotka keskittyvät putkilinjan lyhyisiin osiin ja jotka aiheutuvat pyörteiden paikallisesta erottumisesta sekä virtausrakenteen rikkomisesta. Nämä prosessit riippuvat suurelta osin paikallisten vastusten muodosta. Perinteisesti paikalliset vastukset voidaan jakaa useisiin tyyppeihin, kuten kuvassa 1. 4.13

äkillinen laajeneminen äkillinen supistuminen

Hajotin Hämmentäjä

Kalvon putkien pyöristys

Paikalliset vastukset sisältävät erityisesti putkien osia, joissa on siirtymiä halkaisijasta toiseen, kulmakappaleet, hylsyt, tiat, ristit, kaikenlaiset lukituslaitteet ja -laitteet (hanat, luistiventtiilit, venttiilit, venttiilit), sekä suodattimet, ritilät, erityiset imu- ja poistolaitteet pumppuja varten (hajottimet, sekoittimet).

Paikallisten vastusten huomioiminen on ratkaisevassa roolissa hydraulisesti lyhyiden putkistojen laskennassa, jolloin paikallisten vastusten aiheuttama energiahäviö on verrattavissa häviöihin koko pituudella. Käytännössä mikä tahansa paikallinen vastus johtaa

jyrkkä muutos virran luonteessa, johon liittyy muutos paikallisissa nopeuksissa sekä suuruuden että suunnan suhteen.

Käytännössä sitä käytetään paikallisten vastusten energiahäviön määrittämiseen Weisbachin kaava, joka ilmaisee häviöt nopeuspään murto-osina

Jossa kutsutaan tuntematonta suhteellisuustekijää ζ paikallinen vastuskerroin.

kuin nopeus v nopeus otetaan putkilinjan osuudella tai ennen sitä. Tämä riippuu numeerinen arvo kerroin ζ, siksi on tarpeen määrätä erikseen, minkä nopeuden suhteen paikallisvastuskerroin lasketaan. SISÄÄN yleinen tapaus kerroin ζ riippuu geometrinen muoto paikallinen vastus ja Re-numero.

Kertoimen ζ oletetaan olevan vakio tietylle paikalliselle vastustyypille. Kokeelliset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että tämä ehto täyttyy vain korkeilla Reynolds-luvuilla (Re > 104), Pienillä Re:n arvoilla kertoimen ζ arvot riippuvat merkittävästi Reynoldsin numerosta. ζ viittaa tapaukseen, jossa paikallinen vastus toimii itsesamankaltaisuuden olosuhteissa Re-luvussa, ts. ei riipu siitä numeerinen arvo. Hakukirjoissa annettuja ζ:n arvoja tulee pitää ohjeellisina. Tietyn paikallisen vastuksen tietojen selkeyttämiseksi on suoritettava esitutkimus vaaditulla Re-lukualueella. On kuitenkin tapauksia, joissa paikallisesta resistanssista johtuvan energiahäviön määrä voidaan teoriassa määrittää esimerkiksi virtauksen äkillisen laajenemisen myötä.

Joskus paikalliset vastukset ilmaistaan ​​suoran putkilinjan osuuden vastaavana pituutena. . Vastaava pituus kutsutaan sellaiseksi tietyn halkaisijan omaavan putkilinjan suoran osuuden pituudeksi, jossa painehäviö, kun tietty virtaus ohitetaan, on yhtä suuri kuin tarkastelut paikalliset häviöt.

, saamme , tai .

Luvussa 3 on jo käsitelty painehäviöiden laskemista paikallisilla vastuksilla, eli sellaisilla putkilinjan osilla, joissa kanavan koon tai konfiguraation muutoksen vuoksi virtausnopeus muuttuu, se erottuu seinistä ja pyörteistä näkyviin. Harkitse paikallista vastusta tarkemmin.

Yksinkertaisimmat paikalliset hydraulivastukset voidaan jakaa kolmeen ryhmään: laajennukset, kavennukset ja kanavakäännökset. Jokainen niistä voi olla äkillinen tai asteittainen. Monimutkaisemmat paikallisten vastusten tapaukset ovat näiden yksinkertaisimpien vastusten yhdistelmiä. Esimerkiksi venttiilissä virtaus ensin kaareutuu, kapenee ja lopulta laajenee.

Turbulenttisessa virtausjärjestelmässä häviökertoimet  määräytyvät pääasiassa paikallisten vastusten muodon perusteella, eivätkä ne käytännössä riipu Reynoldsin luvusta Re, joten paikallisten häviöiden suuruus on verrannollinen nopeuden neliöön. Tätä suhdetta kutsutaan neliömäiseksi. Häviökertoimien  arvot löytyvät pääosin empiirisesti, vaikka joillekin yksinkertaisille paikallisresistanssille ne voidaan saada teoreettisesti. Käytännön ongelmia ratkaistaessa :n arvot löytyvät hakukirjoista, joissa ne annetaan kaavojen, taulukoiden, kaavioiden muodossa erilaisille paikallisille vastuksille.

Useimmille putkilinjojen paikallisille vastuksille kohdassa Re  10 5 tapahtuu turbulenttia itsensä samankaltaisuutta - painehäviö on verrannollinen nopeuteen toiseen potenssiin ja paikallinen vastuskerroin ei riipu Re:stä. Paikallisissa vastuksissa, joissa putkilinjan poikkileikkaus muuttuu jyrkästi ja muodostuu merkittäviä pyörteitä, muodostuu itsesamankaltaisuus jopa arvolla Re  10 4 . Esimerkiksi putkilinjan äkillinen laajeneminen, missä S 1 ja S 2 – putkilinja-alueet ennen ja jälkeen äkillisen laajennuksen. Putkilinjasta poistumiseen säiliöön S 2 >> S 1 , siis  m  1. Kun virtaus laajenee asteittain diffuusorissa, paikallisvastuskerroin

,

missä  d on tappiokerroin.

Putken äkillinen kapeneminen

. Putkilinjaan pääsy säiliöstä S 1 >> S 2, joten  m  0,5.

Laminaarivirtausjärjestelmässä paikalliset häviöt ovat yleensä pieniä verrattuna kitkahäviöihin, ja vastuslaki on monimutkaisempi kuin turbulenttisessa järjestelmässä:

Missä h tr - päähäviö, joka aiheutuu suoraan kitkavoimien vaikutuksesta (viskositeetti) tietyssä paikallisessa resistanssissa ja joka on verrannollinen nesteen viskositeettiin ja nopeuteen ensimmäisessä asteessa; h pyörre - häviöt, jotka liittyvät virtauksen erottumiseen ja pyörteen muodostumiseen itse paikallisessa vastuksessa tai sen takana ja suhteessa nopeuteen toiseen asteeseen.

Siten laminaarivirtauksen häviökerroin voidaan esittää summana:

Missä A Ja B ovat ulottumattomia vakioita, jotka riippuvat pääasiassa paikallisen vastuksen muodosta.

Riippuen Re:n arvosta ja paikallisen vastuksen muodosta, painehäviö laminaaritilassa voidaan ilmaista lineaarisena tai neliöllisenä riippuvuutena nopeudesta sekä jonkinlaisena keskimääräisenä käyränä niiden välillä. Kerroin arvot A Ja B tulee etsiä hakukirjasta paikallisen vastuksen tyypin ja sen parametrien mukaan.

Paikalliset häviöt ja paikallisvastuskerroin.

Putkiverkostot, jotka jakavat tai poistavat nestettä kuluttajista, muuttavat halkaisijaansa (osuus); käännökset, oksat järjestetään verkkoihin, lukituslaitteet asennetaan jne. Näissä paikoissa virtaus muuttaa muotoaan, muotoutuu jyrkästi. Muodon muutoksen vuoksi syntyy lisävastusvoimia, joten kutsutaan paikalliseksi vastustukseksi. Niiden voittaminen vaatii vaivaa. Painetta, joka kuluu paikallisten vastusten voittamiseksi, kutsutaan paikallisia painehäviöitä ja merkitty .

Paikallinen painehäviö määritellään nopeuspään tulona välittömästi paikallisen vastuksen vieressä , kaavan mukaan

. (1)

Paikallisen resistanssin kertoimien määrittämiseen ei ole yleistä teoriaa yksittäistapauksia lukuun ottamatta. Siksi paikallisen vastuksen kertoimet löydetään yleensä empiirisesti. Niiden arvot putkien eri elementeille on annettu teknisissä hakukirjoissa. Joskus paikalliset vastukset ilmaistaan ​​suoran putkilinjan osuuden vastaavana pituutena. .Vastaava pituus kutsutaan sellaiseksi tietyn halkaisijan omaavan putkilinjan suoran osuuden pituudeksi, jossa painehäviö, kun tietty virtaus ohitetaan, on yhtä suuri kuin tarkastelut paikalliset häviöt. Yhtälöimällä Darcy-Weisbachin kaavat ja (1) meillä on

, saamme

,tai

.

Nesteen ulosvirtauksen pääominaisuudet reikien ja suuttimien läpi (Toricellin kaava; ulosvirtaustyypit; puristus-, nopeus- ja virtauskertoimet; suihkun puristustyypit).