n1.doc

Pagpapasiya ng lokal na kadahilanan ng pagkawala
Isinasaalang-alang na ng Kabanata 3 ang isyu ng pagkalkula ng mga pagkalugi ng presyon sa mga lokal na paglaban, iyon ay, ang mga naturang seksyon ng pipeline kung saan, dahil sa pagbabago sa laki o pagsasaayos ng channel, nagbabago ang bilis ng daloy, humihiwalay ito sa mga dingding at vortex. lumitaw. Isaalang-alang ang lokal na pagtutol nang mas detalyado.

Ang pinakasimpleng lokal na hydraulic resistance ay maaaring nahahati sa tatlong grupo: pagpapalawak, pagpapaliit, at pagliko ng channel. Ang bawat isa sa kanila ay maaaring biglaan o unti-unti. Higit pa mahirap na mga kaso Ang mga lokal na resistensya ay mga kumbinasyon ng mga pinakasimpleng pagtutol na ito. Halimbawa, sa isang balbula, ang daloy ay unang kurba, lumiliit, at sa wakas ay lumalawak.

Sa magulong mode daloy, ang mga koepisyent ng pagkawala  ay pangunahing tinutukoy ng anyo ng mga lokal na pagtutol, at halos hindi nakasalalay sa bilang ng Reynolds Re, samakatuwid, ang magnitude ng mga lokal na pagkalugi ay proporsyonal sa parisukat ng bilis. Ang relasyong ito ay tinatawag na quadratic. Ang mga halaga ng mga koepisyent ng pagkawala  ay matatagpuan higit sa lahat empirically, bagama't para sa ilan sa mga pinakasimpleng lokal na paglaban ay maaari silang makuha ayon sa teorya. Kapag nagpapasya mga praktikal na gawain Ang mga halaga ay matatagpuan sa mga sangguniang aklat, kung saan ibinibigay ang mga ito sa anyo ng mga formula, talahanayan, graph para sa iba't ibang uri lokal na pagtutol.

Para sa karamihan ng mga lokal na resistensya sa mga pipeline sa Re  10 5, nagaganap ang magulong pagkakatulad sa sarili - ang pagkawala ng ulo ay proporsyonal sa bilis sa pangalawang kapangyarihan at ang lokal na koepisyent ng paglaban ay hindi nakasalalay sa Re. Sa lokal na pagtutol kung saan pupunta biglang pagbabago seksyon ng pipeline at makabuluhang vortices ay nabuo, self-similarity ay itinatag kahit na sa Re  10 4 . Halimbawa, para sa isang biglaang pagpapalawak ng isang pipeline, kung saan S 1 at S 2 – mga lugar ng pipeline bago at pagkatapos ng biglaang pagpapalawak. Upang lumabas sa pipeline patungo sa tangke S 2 >> S 1 , samakatuwid  m  1. Sa unti-unting pagpapalawak ng daloy sa diffuser, ang koepisyent ng lokal na pagtutol

,

kung saan ang  d ay ang loss factor.

Sa biglaang pagkipot ng tubo

. Upang ipasok ang pipeline mula sa tangke S 1 >> S 2 , kaya  m  0.5.

Sa isang laminar flow regime, ang mga lokal na pagkalugi ay kadalasang maliit kumpara sa friction losses, at ang drag law ay mas kumplikado kaysa sa isang magulong rehimen:

saan h tr - pagkawala ng ulo na sanhi nang direkta sa pamamagitan ng pagkilos ng mga puwersa ng friction (lagkit) sa isang naibigay na lokal na pagtutol at proporsyonal sa lagkit ng likido at bilis sa unang antas; h puyo ng tubig - mga pagkalugi na nauugnay sa paghihiwalay ng daloy at pagbuo ng puyo ng tubig sa lokal na pagtutol mismo o sa likod nito at proporsyonal sa bilis hanggang sa pangalawang antas.

Kaya, ang loss factor sa laminar flow ay maaaring katawanin bilang kabuuan ng:

saan A at B ay mga walang sukat na pare-pareho na pangunahing nakasalalay sa anyo ng lokal na pagtutol.

Depende sa halaga ng Re at ang hugis ng lokal na pagtutol, ang pagkawala ng ulo sa laminar mode ay maaaring ipahayag bilang isang linear o quadratic na pag-asa sa bilis, pati na rin ang ilang average na curve sa pagitan nila. Mga halaga ng koepisyent A at B dapat hanapin sa reference book depende sa uri ng lokal na pagtutol at mga parameter nito.
Lokal na pagkalugi at koepisyent ng lokal na pagtutol.

Ang mga network ng pipeline na namamahagi o naglalabas ng likido mula sa mga mamimili ay nagbabago ng kanilang diameter (seksyon); lumiliko, ang mga sanga ay nakaayos sa mga network, naka-install ang mga kagamitan sa pag-lock, atbp. Sa mga lugar na ito, ang daloy ay nagbabago sa hugis nito at biglang nababago. Dahil sa pagbabago sa hugis, lumitaw ang mga karagdagang pwersa ng paglaban, kaya tinatawag na lokal na pagtutol. Kailangan ng pagsisikap para malampasan ang mga ito. Ang presyur na ginugol upang mapagtagumpayan ang mga lokal na pagtutol ay tinatawag pagkawala ng lokal na presyon at tinutukoy ng .

Ang lokal na pagkawala ng ulo ay tinukoy bilang ang produkto ng velocity head na kaagad na katabi ng lokal na pagtutol , ayon sa pormula

Walang pangkalahatang teorya para sa pagtukoy ng mga koepisyent ng lokal na pagtutol, maliban sa mga indibidwal na kaso. Samakatuwid, ang mga coefficient ng lokal na paglaban, bilang isang panuntunan, ay matatagpuan sa empirically. Ang kanilang mga kahulugan para sa iba't ibang elemento ang mga pipeline ay ibinibigay sa mga teknikal na handbook. Minsan ang mga lokal na pagtutol ay ipinahayag sa mga tuntunin ng katumbas na haba ng isang tuwid na seksyon ng pipeline. . Katumbas na haba tinatawag na tulad ng haba ng isang tuwid na seksyon ng isang pipeline ng isang ibinigay na diameter, ang pagkawala ng presyon kung saan, kapag ang isang naibigay na daloy ay naipasa, ay katumbas ng itinuturing na mga lokal na pagkalugi. Tinutumbasan ang mga pormula ng Darcy-Weisbach at (1), mayroon tayong , nakukuha natin , o .

1. 
   Ang mga pangunahing katangian ng pag-agos ng likido sa pamamagitan ng mga butas at nozzle (formula ni Toricelli; mga uri ng pag-agos; mga koepisyent ng compression, bilis at daloy; mga uri ng jet compression).

1. 
   Pag-uuri ng mga butas at ang kanilang praktikal na aplikasyon

Ang isyu ng daloy ng likido sa mga butas ay isa sa mga pangunahing sandali ng haydrolika. Pinag-aaralan na ng mga siyentipiko at inhinyero ang isyung ito mula noon ika-17 siglo Ang equation ni D. Bernoulli ay unang nakuha noong nilutas ang isa sa mga problema sa pag-agos ng likido mula sa isang butas. Kapag kinakalkula ang diaphragms, perforated mixer, pagpuno at pag-alis ng laman ng mga tangke, pool, reservoir, lock chamber at iba pang mga lalagyan, ang mga problema ay nalutas para sa pag-agos ng mga likido sa pamamagitan ng mga butas. Kapag nilulutas ang mga problemang ito, ang mga bilis at mga rate ng daloy ng mga likido ay tinutukoy.

Ito ay itinatag sa eksperimento na kapag ang likido ay umaagos mula sa mga butas, ang jet ay na-compress, ibig sabihin, ang pagbaba nito cross section. Ang hugis ng naka-compress na jet ay nakasalalay sa hugis at sukat ng butas, ang kapal ng mga dingding, at gayundin sa lokasyon ng butas na may kaugnayan sa libreng ibabaw, mga dingding at ilalim ng sisidlan kung saan dumadaloy ang likido. Ang compression ng jet ay nangyayari dahil sa ang katunayan na ang mga likidong particle ay lumalapit sa butas na may iba't ibang partido at gumagalaw sa pamamagitan ng pagkawalang-galaw sa butas kasama ang nagtatagpo na mga tilapon.

Ang parallel na daloy ng mga jet sa butas ay posible lamang kapag ang kapal ng mga dingding ng sisidlan ay malapit sa laki ng butas, at ang mga dingding ng butas ay may makinis na mga balangkas, na may pagpapalawak sa sisidlan. Sa kasong ito, ang butas ay nagiging isang conoidal deposit (tingnan sa ibaba).
Ang mga butas ay inuri bilang mga sumusunod:

1. Sa laki.

PERO
) maliliit na butas kapag

o

(Larawan 38), kung saan ay ang diameter ng bilog na butas;

- presyon; - pagkakaiba sa presyon na may butas na baha;

b) malalaking butas

o

.

2. Ayon sa kapal ng dingding kung saan ginawa ang butas:

A) butas sa isang manipis na pader, kapag

o

, saan t – kapal ng pader;

B) butas sa isang makapal na pader, kapag

o

.

3. Ang hugis ay nakikilala sa pagitan ng bilog, parisukat, hugis-parihaba, tatsulok at iba pang mga butas
Mga uri ng mga nozzle at ang kanilang aplikasyon. Ang daloy ng likido sa pamamagitan ng mga nozzle
nguso ng gripo Ang isang piraso ng tubo ay tinatawag, ang haba nito ay ilang beses ang panloob na diameter. Isaalang-alang natin ang kaso kapag ang isang nozzle na may diameter ng d, katumbas ng diameter ng butas.

Sa fig. Ipinapakita ng 44 ang pinakakaraniwang uri ng mga nozzle na ginagamit sa pagsasanay:

a- cylindrical panlabas; b- cylindrical panloob; sa - conical divergent; G- conical converging; d - magkakaibang magkakaibang; e - conoidal.

C
cylindrical nozzles ay matatagpuan sa anyo ng mga bahagi mga sistemang haydroliko mga makina at istruktura. Ang conical converging at conoidal nozzle ay ginagamit upang mapataas ang bilis at saklaw ng isang water jet (fire hoses, hydraulic monitor barrels, nozzles, nozzles, atbp.).

Upang Ang conical diverging nozzle ay ginagamit upang bawasan ang bilis at pataasin ang fluid flow at outlet pressure sa suction pipe ng turbines, atbp. Ang mga ejector at injector ay mayroon ding conical nozzles bilang pangunahing gumaganang katawan. Ang mga culvert sa ilalim ng mga embankment ng kalsada (sa mga tuntunin ng haydrolika) ay mga nozzle din.

Isaalang-alang natin ang pag-agos sa pamamagitan ng panlabas na cylindrical nozzle (Fig. 45).

Ang jet ng likido sa pasukan sa nozzle ay naka-compress, at pagkatapos ay nagpapalawak at pinupuno ang buong seksyon. Ang jet ay umaagos palabas ng nozzle na may buong cross section, kaya ang compression ratio, ay tinutukoy sa outlet cross section,

, at ang rate ng daloy

.

Binubuo namin ang D. Bernoulli equation para sa mga seksyon 1-1 at 2-2

,

saan

- pagkawala ng presyon.

Para sa isang pag-agos mula sa isang bukas na reservoir patungo sa atmospera, katulad ng isang pag-agos sa pamamagitan ng isang orifice, ang equation ng D. Bernoulli ay binabawasan sa anyo

. (144)

Ang pagkawala ng presyon sa nozzle ay ang kabuuan ng pagkawala sa pumapasok at ang pagpapalawak ng naka-compress na jet sa loob ng nozzle. (Ang mga hindi gaanong pagkalugi sa reservoir at pagkalugi sa haba ng nozzle, dahil sa kanilang liit, ay maaaring mapabayaan.) Kaya,

. (145)

Ayon sa continuity equation, maaari nating isulat:

,

Pagpapalit ng halaga

sa equation (145), mayroon kami

Kung saan ipinahiwatig

. (148)

Pinapalitan namin ang nakuhang halaga ng pagkawala ng ulo sa equation (144), pagkatapos

.

Kaya ang rate ng daloy

. (149)

nagsasaad

, (150)

Nakukuha namin ang equation para sa bilis

. (151)

Tukuyin ang daloy ng likido

.

Ngunit para sa nozzle

at

, (152)

saan

- rate ng daloy ng nozzle;

- lugar ng aktibong seksyon ng nozzle.

Kaya, ang mga equation para sa pagtukoy ng bilis at rate ng daloy ng likido sa pamamagitan ng mga nozzle ay may parehong anyo tulad ng para sa orifice, ngunit may iba't ibang mga halaga ng mga coefficient. Para sa jet compression ratio (sa malalaking halaga R e at

) ay maaaring tinatayang kunin

, at pagkatapos ay sa pamamagitan ng mga formula (148) at (149) nakukuha natin

. Sa katunayan, mayroon ding mga pagkalugi sa kahabaan, samakatuwid, para sa pag-agos ng tubig papasok normal na kondisyon maaaring kunin

.

Ang paghahambing ng mga koepisyent ng daloy at bilis para sa nozzle at ang butas sa isang manipis na pader, nalaman namin na pinapataas ng nozzle ang rate ng daloy at binabawasan ang rate ng pag-agos.

Ang isang katangian ng pag-iimpake ay ang presyon sa naka-compress na seksyon ay mas mababa kaysa sa presyon ng atmospera. Ang posisyon na ito ay pinatunayan ng Bernoulli equation, na pinagsama-sama para sa mga compressed at outlet na seksyon.

Sa panloob na cylindrical nozzle, ang jet compression sa pumapasok ay mas malaki kaysa sa mga panlabas, at samakatuwid ang mga halaga ng rate ng daloy at mga koepisyent ng bilis ay mas maliit. Nakakita ang mga eksperimento ng mga coefficient para sa tubig

.

Sa panlabas na conical converging nozzle, ang compression at pagpapalawak ng jet sa pumapasok ay mas mababa kaysa sa mga panlabas na cylindrical, ngunit ang panlabas na compression ay lumilitaw sa labasan ng nozzle. Samakatuwid, ang mga coefficient at depende sa taper angle. Sa pagtaas ng anggulo ng taper sa 13°, tumataas ang koepisyent ng daloy, at sa karagdagang pagtaas sa anggulo ay bumababa ito.

Ang mga converging converging nozzle ay ginagamit sa mga kaso kung saan kinakailangan upang makakuha ng mataas na output jet speed, flight range at jet impact force (hydraulic monitors, fire nozzles, atbp.).

Sa conical diverging nozzles panloob na pagpapalawak Ang mga jet pagkatapos ng compression ay mas malaki kaysa sa conical converging at cylindrical, kaya tumataas ang head loss dito at bumababa ang velocity coefficient. Walang panlabas na compression sa labasan.

Ang mga coefficient at depende sa taper angle. Kaya, sa taper anggulo

ang mga halaga ng mga coefficient ay maaaring kunin katumbas ng

; sa

(limitahan ang anggulo)

. Sa

ang jet ay umaagos nang hindi hawakan ang mga dingding ng nozzle, ibig sabihin, mula sa isang butas na walang nozzle.

Ang pagtagas ng likido mula sa mga butas at nozzle
7.1. Dumaloy sa isang maliit na butas sa isang manipis na pader

na may patuloy na presyon
Isipin mo iba't ibang okasyon pag-agos ng likido mula sa mga reservoir, tangke, boiler, atbp. sa pamamagitan ng mga butas at nozzle sa atmospera o sa isang puwang na puno ng gas o kaparehong likido. Sa ganoong expiration potensyal na enerhiya likido sa mas malaki o mababang antas nagiging kinetic energy mga jet. Pangunahing interesado kami sa dalawang parameter ng pag-agos: bilis at rate ng daloy.

Hayaang ang likido ay nasa isang malaking tangke na may presyon p 0 (Larawan 29). Sa dingding nito sa isang sapat na malaking lalim mula sa libreng ibabaw H 0 mayroong isang maliit na bilog na butas kung saan ang likido ay dumadaloy sa espasyo ng hangin (gas) na may presyon p 1 .

Hayaang magkaroon ng hugis ang butas sa Fig. 30, iyon ay, ang pagbabarena na ito sa isang manipis na dingding nang hindi pinoproseso ang nangungunang gilid o ginawa sa isang makapal na dingding, ngunit ang nangungunang gilid ay pinatalim ng sa labas.

kanin. 29. Expiration mula sa

reservoir sa pamamagitan ng isang maliit

butas



kanin. 30. Outflow sa pamamagitan ng pag-ikot

butas

Ang mga particle ng likido ay lumalapit sa butas mula sa buong katabing volume, mabilis na gumagalaw kasama ang iba't ibang makinis na tilapon. Ang jet ay humiwalay mula sa dingding sa gilid ng butas at pagkatapos ay medyo kumunot. Ang jet ay nakakakuha ng isang cylindrical na hugis na humigit-kumulang sa layo na isang butas na diameter mula sa gilid ng pumapasok. Ang dahilan para sa compression ng jet ay ang pagkawalang-galaw ng likido. Dahil maliit ang sukat ng butas kumpara sa ulo H 0 at ang mga sukat ng reservoir, at samakatuwid, ang mga dingding sa gilid at libreng ibabaw ay hindi nakakaapekto sa daloy ng likido sa butas, pagkatapos perpektong compression jet, iyon ay, ang pinakamalaki.

Ang compression ratio ay tinatantya ng jet compression ratio

Isulat natin ang Bernoulli equation para sa libreng ibabaw (seksyon 0 – 0) at ang seksyon ng jet, kung saan ito ay nagkaroon ng cylindrical na hugis (seksyon 1 – 1):

Ang bilis ng likido sa 0 – 0 na seksyon ay maaaring mapabayaan. Ipakilala natin ang kalkuladong ulo

kung saan ang  ay ang koepisyent ng bilis:

Kung ang likido ay perpekto, pagkatapos ay  = 0, at  = 1, samakatuwid,  = 1 at ang bilis ng pag-agos perpektong likido

Sa pagsasaalang-alang sa mga nakuhang expression, makikita na ang velocity coefficient ay ang ratio ng aktwal na outflow velocity sa velocity ng isang perpektong likido

Ang aktwal na bilis ng pag-agos ay palaging mas mababa kaysa sa perpektong tulin dahil sa pag-drag, kaya ang velocity factor ay palaging mas mababa sa 1.

Ang pamamahagi ng mga bilis sa ibabaw ng cross section ng jet ay pare-pareho lamang sa gitnang bahagi nito, at panlabas na layer medyo bumagal ang likido dahil sa alitan sa dingding. Ipinakikita ng mga eksperimento na sa core ng jet ang bilis ng tambutso ay halos katumbas ng perpekto V at, samakatuwid, ang ipinakilala na koepisyent ng bilis  ay dapat isaalang-alang bilang isang koepisyent average na bilis.

Kalkulahin natin ang daloy ng volume

Ang produkto  =  ay ang flow coefficient. Tapos sa wakas

saan  p- ang kinakalkula na pagkakaiba sa presyon, sa ilalim ng pagkilos kung saan nangyayari ang pag-agos.

Ang pagiging kumplikado ng paggamit ng expression na ito ay nakasalalay sa eksaktong pagtatantya ng koepisyent ng daloy . Malinaw naman iyon

Nangangahulugan ito na ang rate ng daloy ay ang ratio ng aktwal na rate ng daloy sa rate ng daloy na magaganap sa kawalan ng jet compression at resistance. ay hindi ang daloy ng rate ng isang perpektong likido, dahil ang compression ng jet ay makikita din para sa isang perpektong likido.

Ang aktwal na rate ng daloy ay palaging mas mababa kaysa sa teoretikal na rate ng daloy at samakatuwid ang flow rate factor  ay palaging mas mababa sa 1 dahil sa jet compression at drag. Minsan ang isang kadahilanan ay mas mahalaga, kung minsan ay isa pa.

Ang mga coefficient , ,  at  ay nakasalalay, una sa lahat, sa uri ng butas o nozzle, at gayundin, tulad ng lahat ng walang sukat na coefficient sa haydrolika, sa pangunahing criterion ng pagkakatulad ng hydrodynamic - ang Re number.

Ang likas na katangian ng pagbabago sa mga coefficient ,  at  para sa isang bilog na butas mula sa Re at kinakalkula mula sa perpektong bilis ng pag-agos

,

ipinapakita sa Fig. 31.

Makikita mula sa graph na sa pagtaas ng Re at, iyon ay, sa pagbaba ng impluwensya ng viscous forces, ang coefficient  ay tumataas dahil sa pagbaba ng drag coefficient , at ang coefficient  ay bumababa dahil sa isang pagbaba sa fluid deceleration sa gilid ng butas at isang pagtaas sa radii ng curvature ng jet surface sa seksyon nito mula sa mga gilid hanggang sa simula ng cylindrical na seksyon. Ang mga halaga ng mga coefficient  at  sa kasong ito ay asymptotically lumalapit sa mga halaga na tumutugma sa pag-agos ng isang perpektong likido, iyon ay, para sa Re at   ang mga halaga   1, at   0.6. Ang flow coefficient  na may pagtaas sa Re at unang tumaas, dahil sa isang matarik na pagtaas sa , at pagkatapos, na umabot sa maximum ( max = 0.69 sa Re at = 350), ay bumababa dahil sa isang makabuluhang pagbaba sa  at sa malalaking halaga ng Re at halos nagpapatatag sa halaga  = 0.60  0.61.

kanin. 31. Pagdepende ng ,  at  sa Re at para sa isang bilog na butas

sa isang manipis na pader
Sa rehiyon ng napakaliit na halaga ng Re at (Re at

Para sa mga likidong may mababang lagkit (tubig, gasolina, kerosene, atbp.), ang pag-agos nito ay karaniwang nangyayari kapag malalaking numero Re, nag-iiba ang mga koepisyent ng pag-agos sa loob ng makitid na limitasyon. Karaniwan, ang mga sumusunod na average na halaga ay isinasaalang-alang: ( = 0.64;  = 0.97;  = 0.62;  = 0.065).
7.2. Outflow sa pamamagitan ng mga nozzle
Panlabas na cylindrical nozzle(Larawan 32) ay tinatawag na isang maikling tubo na may haba na katumbas ng ilang mga diyametro nang hindi binibilog ang nangungunang gilid. Sa pagsasagawa, ang mga naturang nozzle ay madalas na nakuha sa mga kaso kung saan ang pagbabarena ay isinasagawa sa isang makapal na pader at ang nangungunang gilid ay hindi naproseso.

Ang pag-agos sa pamamagitan ng naturang mga nozzle papasok gaseous na kapaligiran maaaring mangyari sa dalawang paraan. Ang unang expiration mode ay ipinapakita sa una at pangalawang figure, at ang pangalawa sa pangatlo. Sa unang mode, ang jet pagkatapos na makapasok sa nozzle ay na-compress nang humigit-kumulang sa parehong paraan tulad ng kapag ito ay dumadaloy sa nozzle sa isang manipis na pader. Pagkatapos, dahil sa pakikipag-ugnayan ng naka-compress na bahagi ng jet sa nakapaligid

kanin. 32. Outflow sa pamamagitan ng panlabas na cylindrical nozzle
umiikot na likido, unti-unting lumalawak ang jet sa laki ng butas at iniiwan ang nozzle na may buong cross section. Ang mode ng expiration na ito ay tinatawag na tuloy-tuloy.

Dahil sa labasan ng nozzle ang jet diameter ay katumbas ng diameter ng butas, pagkatapos ay  = 1 at, dahil dito,  = . Ang mga average na halaga ng mga coefficient para sa rehimeng ito ng pag-agos ng mga likidong mababa ang lagkit (para sa malaking Re) ay ang mga sumusunod:

 =  = 0.8;  = 0.5.

Sa mode ng daloy na ito, kumpara sa daloy mula sa isang butas sa isang manipis na pader, ang daloy ng rate ay mas mataas dahil sa kakulangan ng jet compression sa nozzle exit, at ang bilis ay mas mababa dahil sa mas malaking pagtutol. Ang sumusunod na empirical formula ay maaaring irekomenda upang kalkulahin ang daloy ng rate para sa tuluy-tuloy na daloy:

Ito ay sumusunod mula sa formula na kapag Re    =  max = 0.813.

Minimum na kamag-anak na haba ng nozzle l/d, kung saan maaaring maisakatuparan ang unang expiration mode, ay humigit-kumulang katumbas ng 1. Gayunpaman, kahit na para sa sapat na mga halaga l/d hindi laging posible ang mode na ito.

Hanapin natin ang presyon sa loob ng nozzle at ang kondisyon kung saan posible ang tuluy-tuloy na daloy ng rehimen.

Hayaang mangyari ang pag-agos sa ilalim ng pagkilos ng presyon p 0 sa isang kapaligiran ng gas na may presyon p 2. Ang kinakalkula na presyon sa kasong ito ay katumbas ng

Dahil ang presyon sa labasan ng nozzle p 2, sa makitid na seksyon 1–1, kung saan ang bilis ay mas mataas, ang presyon p 1 p 2 . Gayunpaman, mas maraming presyon H, at samakatuwid ang gastos Q, mas mababa ang presyon p 2. Pagkakaiba ng presyon p 2 – p 1 ay lumalaki sa proporsyon sa presyon H. Isulat natin ang Bernoulli equation at tingnan ito:

kung saan ang huling termino ng equation ay ang pagkawala ng presyon sa pagpapalawak ng daloy, na sa kasong ito nangyayari sa halos parehong paraan tulad ng sa biglaang pagpapalawak ng pipeline.

Ratio ng bilis

Tanggalin sa Bernoulli equation V 1 gamit ang kaugnayang ito at palitan at hanapin ang pagbaba ng presyon sa loob ng nozzle:

Ang pagpapalit ng  = 0.8 at  = 0.63, nakukuha natin p 2 – p 1  0.75 g H.

Sa ilang kritikal na presyon H cr absolute pressure sa loob ng nozzle ay nagiging katumbas ng pressure puspos na singaw, kaya naman

kung pabayaan natin ang saturation vapor pressure. Samakatuwid, sa H > H kr presyon p Dapat maging negatibo ang 1, na hindi maaaring maging, kaya ang non-separated expiration mode sa H > H Ang kr ay nagiging imposible at mayroong isang paglipat sa pangalawang mode ng pag-expire.

Ang pangalawang mode ng daloy ay nailalarawan sa pamamagitan ng katotohanan na ang jet, pagkatapos ng compression, ay hindi na lumalawak, ngunit pinapanatili ang cylindrical na hugis nito at gumagalaw sa loob ng nozzle nang hindi hinahawakan ang mga dingding nito. Ang pag-agos ay magiging eksaktong kapareho ng mula sa isang butas sa isang manipis na pader. Dahil dito, sa paglipat mula sa hindi hiwalay na rehimen ng daloy patungo sa hiwalay, mayroong pagtaas sa bilis at pagbaba sa rate ng daloy. Kung ang tubig ay dumadaloy palabas sa atmospera sa pamamagitan ng panlabas na cylindrical nozzle, kung gayon

Kung ang presyon ay nabawasan sa ikalawang expiration mode, ang mode na ito ay mananatili hanggang sa pinakamaliit H. Nangangahulugan ito na ang pangalawang mode ng daloy ay posible sa anumang presyon, at sa H H cr parehong mga mode ng expiration ay posible.

Kapag dumadaloy sa isang cylindrical nozzle sa ilalim ng antas, ang unang mode ay hindi mag-iiba mula sa inilarawan sa itaas, ngunit kapag ang ganap na presyon ay tumaas H bumaba sa puspos na presyon ng singaw, hindi magkakaroon ng paglipat sa pangalawang mode, at ang cavitation mode ay nakatakda, kung saan ang daloy ng rate ay huminto sa pagdepende sa backpressure p 2, iyon ay, lumilitaw ang epekto ng pagpapapanatag. Sa kasong ito, mas mababa ang relatibong backpressure

,

mas malawak ang cavitation area sa loob ng nozzle at ang mas kaunting ratio pagkonsumo .

Kaya, ang panlabas na cylindrical nozzle ay may mga makabuluhang disadvantages: sa unang mode - mahusay na pagtutol at isang hindi sapat na mataas na koepisyent ng daloy, at sa pangalawa, isang napakababang koepisyent ng daloy. Bilang karagdagan, ang duality ng rehimen ng pag-agos sa isang gas na daluyan sa H H cr, kalabuan ng daloy ng rate sa isang naibigay H at ang posibilidad ng cavitation kapag dumadaloy sa ibaba ng antas.

Ang panlabas na cylindrical nozzle ay maaaring lubos na mapabuti sa pamamagitan ng pagbilog sa entry lip o pag-aayos ng conical entry na may taper angle na humigit-kumulang 60. Paano mas radius rounding, mas mababa ang drag coefficient at mas mataas ang flow coefficient. Sa limitasyon, na may radius na katumbas ng kapal ng pader, ang gayong nozzle ay lumalapit sa conoidal nozzle, o nozzle.

kanin. 33. Conoidal nozzle (nozzle)
Conoid nozzle (nozzle) ipinapakita sa Fig. 33, ay nakabalangkas ng humigit-kumulang sa anyo ng isang natural na compressible jet at dahil dito ay tinitiyak ang pagpapatuloy ng daloy sa loob ng nozzle at ang parallel jet sa seksyon ng labasan nito. Ito ay isang malawakang ginagamit na packing, dahil mayroon itong flow coefficient na malapit sa 1 at napakababang pagkalugi, pati na rin ang isang matatag na rehimen ng daloy na walang cavitation. Para sa kanya  = 0.03  0.1;  =  = 0.96  0.99.

kanin. 34. Diffuser nozzle
diffuser nozzle

Kasama sa mga lokal na pagtutol ang mga maikling seksyon ng mga tubo kung saan mayroong pagbabago sa bilis ng paggalaw ng likido sa magnitude at direksyon. Ang pinakasimpleng mga lokal na resistensya ay maaaring conventionally nahahati sa mga resistensya na sanhi ng pagbabago sa daloy ng cross section (pagpapalawak, pagpapaliit), at mga pagtutol na nauugnay sa isang pagbabago sa direksyon ng paggalaw ng likido. Ngunit ang karamihan sa mga lokal na pagtutol ay mga kumbinasyon ng mga kasong ito, dahil ang pag-ikot ng daloy ay maaaring humantong sa isang pagbabago sa cross section nito, at ang pagpapalawak (pagpaliit) ng daloy ay maaaring humantong sa isang paglihis mula sa rectilinear na paggalaw ng likido. Gayundin, ang iba't ibang mga hydraulic fitting (mga gripo, balbula, balbula, atbp.) ay halos palaging kumbinasyon ng mga pinakasimpleng lokal na resistensya. Kasama rin sa mga lokal na resistensya ang mga seksyon ng mga pipeline na may paghihiwalay o pagsasama ng mga daloy ng likido. Ang mga lokal na resistensya ay may malaking epekto sa pagpapatakbo ng mga hydraulic system na may magulong daloy ng likido. Sa mga daloy ng laminar, sa karamihan ng mga kaso ang mga pagkawala ng ulo na ito ay maliit kumpara sa mga pagkalugi sa frictional sa mga tubo. Sa karamihan ng mga lokal na resistensya, ang pagbabago sa bilis ng paggalaw ay humahantong sa paglitaw ng mga vortices, na gumagamit ng enerhiya ng daloy ng likido para sa kanilang pag-ikot. Kaya, ang pagbuo ng vortex ay ang pangunahing sanhi ng pagkawala ng ulo sa karamihan ng mga lokal na resistensya. Ang formula ni Weisbach ay ginagamit upang matukoy ang mga pagkalugi na ito: Para sa biglaang pagpapalawak ng daloy, ang S1 ay ang cross-sectional area ng daloy bago ang pagpapalawak, ang S2 ay pagkatapos ng pagpapalawak. - walang sukat na koepisyent ng lokal na pagtutol.

Kung ang likido ay umaagos mula sa tubo papunta sa tangke, kung gayon

1 dahil S1

Para sa biglaang pagpapaliit ng daloy: .

Kung ang likido ay umaagos palabas ng tangke sa pamamagitan ng tubo (S1>S2), kung gayon . Sa isang unti-unting pagpapaliit at pagpapalawak ng daloy (ang lumalawak na channel ay tinatawag na isang diffuser, narrowing - isang confuser (kung ang confuser ay isang fused transition - isang nozzle)).

Bilang karagdagan sa mga pagkalugi dahil sa pagbuo ng vortex, ang mga pagkalugi dahil sa alitan kasama ang haba ay isinasaalang-alang. at, kung saan ang kp at kc ay mga salik sa pagwawasto (mga halaga sa mga sangguniang aklat).

Mayroon ding mga pagliko ng mga batis: biglaan at makinis.

Ang biglaang pag-agos ay nagdudulot ng makabuluhang eddying.

Ang kanilang mga coefficient ay matatagpuan sa mga sangguniang libro.

32. Ang pag-agos ng likido sa pamamagitan ng isang butas sa isang manipis na pader.

Ang mga butas sa haydroliko ay nahahati sa maliit at malaki.

Maliit na butas, iba't ibang puntos na ang geometric na ulo ay pareho.

Ang hugis ng mga butas sa maraming mga kaso ay makabuluhang nakakaapekto sa mga parameter ng umaagos na daloy at hugis nito. Ang pagbabago sa hugis ng dumadaloy na likidong jet na may kaugnayan sa butas ay tinatawag fluid inversion.

Maaaring gumawa ng mga butas sa manipis o makapal na pader. Ang pader ay isinasaalang-alang manipis, kung ang kapal nito ay S<2/3 напора. makapal na pader, kung S>2/3 ulo .

Ang kababalaghan ng jet compression sa pamamagitan ng isang butas sa isang manipis na pader sa isang tiyak na distansya:

Ang ratio ng compression ng jet

Ang compression ay tinatawag na perpekto kung ang mga dingding sa gilid ng sisidlan ay hindi nakakaapekto sa pag-agos ng jet.

Buong - compression sa buong perimeter

Kung H=const, ito ay isang confluence sa isang pare-parehong ulo

Libreng daloy ng likido - ang pag-agos ng likido sa kapaligiran.

Bilis at daloy ng likido: ,

Bilis para sa tunay na likido naitama gamit ang coefficients , - speed coefficient.

Para sa daloy: , - koepisyent ng daloy

Ang mga lokal na resistensya ay tinatawag, sa kaibahan sa mga paglaban sa kahabaan ng haba, ang mga pagkalugi ng presyon ay nakatuon sa mga maikling seksyon ng pipeline, na sanhi ng lokal na paghihiwalay ng mga vortices, pati na rin ang isang paglabag sa istraktura ng daloy. Ang mga prosesong ito ay higit na nakasalalay sa anyo ng mga lokal na pagtutol. Conventionally, ang mga lokal na pagtutol ay maaaring nahahati sa maraming uri, na ipinapakita sa Fig. 4.13

biglaang paglawak biglaang pag-urong

Diffuser Confuser

Diaphragm Piping rounding

Ang mga lokal na resistensya, lalo na, ay kinabibilangan ng mga seksyon ng mga pipeline na may mga paglipat mula sa isang diameter patungo sa isa pa, mga siko, mga saksakan, mga tee, mga krus, lahat ng uri ng mga locking device at device (mga gripo, gate valve, valve, valve), pati na rin ang mga filter, grids, espesyal na inlet at outlet device para sa mga pump (diffusers, confusers).

Ang accounting para sa mga lokal na resistensya ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa pagkalkula ng mga hydraulically short pipelines, kung saan ang halaga ng pagkawala ng enerhiya dahil sa mga lokal na resistensya ay maihahambing sa mga pagkalugi sa haba. Halos anumang lokal na pagtutol ay humahantong sa

isang matalim na pagbabago sa likas na katangian ng kasalukuyang, na sinamahan ng isang pagbabago sa mga lokal na bilis, parehong sa magnitude at sa direksyon.

Sa pagsasagawa, upang matukoy ang pagkawala ng enerhiya sa mga lokal na resistensya, ginagamit ito Formula ng Weisbach, na nagpapahayag ng mga pagkalugi sa mga fraction ng velocity head

Kung saan ang hindi kilalang proportionality factor na ζ ay tinatawag koepisyent ng lokal na pagtutol.

bilang bilis v ang bilis ay kinuha sa seksyon ng pipeline, o bago ito. Ito ay depende numerical value coefficient ζ, samakatuwid, ito ay kinakailangan upang partikular na itakda na may kaugnayan sa kung saan bilis ang koepisyent ng lokal na pagtutol ay kinakalkula. AT pangkalahatang kaso depende sa coefficient ζ geometric na hugis lokal na pagtutol at Re number.

Ang coefficient ζ ay ipinapalagay na pare-pareho para sa isang partikular na uri ng lokal na pagtutol. Gayunpaman, ipinakita ng mga eksperimentong pag-aaral na ang kundisyong ito ay natutugunan lamang sa mataas na bilang ng Reynolds (Re > 104), Sa maliliit na halaga ng Re, ang mga halaga ng koepisyent ζ ay nakadepende nang malaki sa bilang ng Reynolds, Mga halaga ng sanggunian ng ζ sumangguni sa kaso kapag ang lokal na pagtutol ay gumagana sa ilalim ng mga kondisyon ng pagkakatulad sa sarili sa Re number , i.e. hindi nakasalalay dito numerical value. Ang mga halaga ng ζ na ibinigay sa mga sangguniang aklat ay dapat ituring na nagpapahiwatig. Upang linawin ang data sa isang tiyak na lokal na paglaban, kinakailangan upang isagawa pilot study sa kinakailangang hanay ng mga Re number. Gayunpaman, may mga kaso kung saan ang halaga ng pagkawala ng enerhiya dahil sa lokal na paglaban ay maaaring matukoy sa teorya, halimbawa, na may biglaang pagpapalawak ng daloy.

Minsan ang mga lokal na pagtutol ay ipinahayag sa mga tuntunin ng katumbas na haba ng isang tuwid na seksyon ng pipeline. . Katumbas na haba tinatawag na tulad ng haba ng isang tuwid na seksyon ng isang pipeline ng isang ibinigay na diameter, ang pagkawala ng presyon kung saan, kapag ang isang naibigay na daloy ay naipasa, ay katumbas ng itinuturing na mga lokal na pagkalugi.

, nakukuha namin , o .

Isinasaalang-alang na ng Kabanata 3 ang isyu ng pagkalkula ng mga pagkalugi ng presyon sa mga lokal na paglaban, iyon ay, ang mga naturang seksyon ng pipeline kung saan, dahil sa pagbabago sa laki o pagsasaayos ng channel, nagbabago ang bilis ng daloy, humihiwalay ito sa mga dingding at vortex. lumitaw. Isaalang-alang ang lokal na pagtutol nang mas detalyado.

Ang pinakasimpleng lokal na hydraulic resistance ay maaaring nahahati sa tatlong grupo: pagpapalawak, pagpapaliit, at pagliko ng channel. Ang bawat isa sa kanila ay maaaring biglaan o unti-unti. Ang mas kumplikadong mga kaso ng mga lokal na pagtutol ay mga kumbinasyon ng mga pinakasimpleng pagtutol na ito. Halimbawa, sa isang balbula, ang daloy ay unang kurba, lumiliit, at sa wakas ay lumalawak.

Sa isang magulong rehimeng daloy, ang mga koepisyent ng pagkawala  ay pangunahing tinutukoy ng anyo ng mga lokal na pagtutol, at halos hindi nakasalalay sa bilang ng Reynolds Re, samakatuwid, ang magnitude ng mga lokal na pagkalugi ay proporsyonal sa parisukat ng bilis. Ang relasyong ito ay tinatawag na quadratic. Ang mga halaga ng mga koepisyent ng pagkawala  ay matatagpuan higit sa lahat sa empirically, bagaman para sa ilang mga simpleng lokal na pagtutol ay maaaring makuha ang mga ito ayon sa teorya. Kapag nilulutas ang mga praktikal na problema, ang mga halaga ng  ay matatagpuan sa mga sangguniang libro, kung saan ibinibigay ang mga ito sa anyo ng mga formula, talahanayan, mga graph para sa iba't ibang uri ng mga lokal na pagtutol.

Para sa karamihan ng mga lokal na resistensya sa mga pipeline sa Re  10 5, nagaganap ang magulong pagkakatulad sa sarili - ang pagkawala ng ulo ay proporsyonal sa bilis sa pangalawang kapangyarihan at ang lokal na koepisyent ng paglaban ay hindi nakasalalay sa Re. Sa mga lokal na resistensya, kung saan mayroong isang matalim na pagbabago sa cross section ng pipeline at ang mga makabuluhang vortices ay nabuo, ang pagkakatulad sa sarili ay itinatag kahit na sa Re  10 4 . Halimbawa, para sa isang biglaang pagpapalawak ng isang pipeline, kung saan S 1 at S 2 – mga lugar ng pipeline bago at pagkatapos ng biglaang pagpapalawak. Upang lumabas sa pipeline patungo sa tangke S 2 >> S 1 , samakatuwid  m  1. Sa unti-unting pagpapalawak ng daloy sa diffuser, ang koepisyent ng lokal na pagtutol

,

kung saan ang  d ay ang loss factor.

Sa biglaang pagkipot ng tubo

. Upang ipasok ang pipeline mula sa tangke S 1 >> S 2 , kaya  m  0.5.

Sa isang laminar flow regime, ang mga lokal na pagkalugi ay kadalasang maliit kumpara sa friction losses, at ang drag law ay mas kumplikado kaysa sa isang magulong rehimen:

saan h tr - pagkawala ng ulo na sanhi nang direkta sa pamamagitan ng pagkilos ng mga puwersa ng friction (lagkit) sa isang naibigay na lokal na pagtutol at proporsyonal sa lagkit ng likido at bilis sa unang antas; h puyo ng tubig - mga pagkalugi na nauugnay sa paghihiwalay ng daloy at pagbuo ng puyo ng tubig sa lokal na pagtutol mismo o sa likod nito at proporsyonal sa bilis hanggang sa pangalawang antas.

Kaya, ang loss factor sa laminar flow ay maaaring katawanin bilang kabuuan ng:

saan A at B ay mga walang sukat na pare-pareho na pangunahing nakasalalay sa anyo ng lokal na pagtutol.

Depende sa halaga ng Re at ang hugis ng lokal na pagtutol, ang pagkawala ng ulo sa laminar mode ay maaaring ipahayag bilang isang linear o quadratic na pag-asa sa bilis, pati na rin ang ilang average na curve sa pagitan nila. Mga halaga ng koepisyent A at B dapat hanapin sa reference book depende sa uri ng lokal na pagtutol at mga parameter nito.

Lokal na pagkalugi at koepisyent ng lokal na pagtutol.

Ang mga network ng pipeline na namamahagi o naglalabas ng likido mula sa mga mamimili ay nagbabago ng kanilang diameter (seksyon); lumiliko, ang mga sanga ay nakaayos sa mga network, naka-install ang mga kagamitan sa pag-lock, atbp. Sa mga lugar na ito, ang daloy ay nagbabago sa hugis nito at biglang nababago. Dahil sa pagbabago sa hugis, lumitaw ang mga karagdagang pwersa ng paglaban, kaya tinatawag na lokal na pagtutol. Kailangan ng pagsisikap para malampasan ang mga ito. Ang presyur na ginugol upang mapagtagumpayan ang mga lokal na pagtutol ay tinatawag pagkawala ng lokal na presyon at tinutukoy ng .

Ang lokal na pagkawala ng ulo ay tinukoy bilang ang produkto ng velocity head na kaagad na katabi ng lokal na pagtutol , ayon sa pormula

. (1)

Walang pangkalahatang teorya para sa pagtukoy ng mga koepisyent ng lokal na pagtutol, maliban sa mga indibidwal na kaso. Samakatuwid, ang mga coefficient ng lokal na paglaban, bilang isang panuntunan, ay matatagpuan sa empirically. Ang kanilang mga halaga para sa iba't ibang elemento ng mga pipeline ay ibinibigay sa mga teknikal na sangguniang libro. Minsan ang mga lokal na pagtutol ay ipinahayag sa mga tuntunin ng katumbas na haba ng isang tuwid na seksyon ng pipeline. .Katumbas na haba tinatawag na tulad ng haba ng isang tuwid na seksyon ng isang pipeline ng isang ibinigay na diameter, ang pagkawala ng presyon kung saan, kapag ang isang naibigay na daloy ay naipasa, ay katumbas ng itinuturing na mga lokal na pagkalugi. Equating ang Darcy-Weisbach formula at (1), mayroon kami

, nakukuha namin

,o

.

Ang mga pangunahing katangian ng pag-agos ng likido sa pamamagitan ng mga butas at nozzle (formula ni Toricelli; mga uri ng pag-agos; mga koepisyent ng compression, bilis at daloy; mga uri ng jet compression).