Общие сведения. Потери напора на преодоление местных сопротивлений являются составной частью общих потерь напора hпот

Потери напора на преодоление местных сопротивлений являются составной частью общих потерь напора h_пот, учитываемых при составлении уравнения Бернулли (2.6).

При течении вязкой жидкости на участке, на котором имеется некоторый конструктивный элемент, происходит изменение вектора средней скорости. Обычно причиной изменения средней скорости является изменение площади сечения потока или изменение направления движения жидкости. Во многих случаях при прохождении жидкости через конструктивные элементы поток отрывается от стенок, при этом образуются циркуляционные зоны и интенсивное вихреобразование с последующим гашением вихрей в толще потока, усиливаются пульсации скоростей в турбулентном потоке. В результате этих явлений часть напора затрачивается на преодоление сопротивлений движению жидкости, возникающих в результате работы сил трения внутри вязкой жидкости. Часть механической энергии при этом переходит в тепловую и рассеивается в пространстве.

Местные потери напора, обусловленные различными местными сопротивлениями, определяются по формуле Вейсбаха:

h_м = ζ_м , (3.1)

На коротких участках потока (в местах расположения различных местных сопротивлений) происходят изменения кинематических параметров. В пределах таких участков движение жидкости считается неравномерным. Поэтому пъезометры устанавливаются в сечениях, где движение равномерное или плавно изменяющееся. Установка пъезометров непосредственно перед изучаемым конструктивным элементом или за ним не даёт правильных результатов. Это хорошо видно на рис. 10, где величины составляющих полного напора Н (пъезометрическая высота ; скоростная высота и местная потеря напора h_м) имеют действительные значения только на некотором расстоянии от самого сопротивления.

Численные значения ζ_м для разного вида местных сопротивлений были найдены экспериментальным путём. Значения ζ_м приводятся в справочной литературе. В общем случае ζ_м зависит от:

– вида местных сопротивлений (сужение, расширение, поворот трубы и т.д.)

– числа Рейнольдса (т.е. от рода жидкости, геометрических размеров и формы поперечного сечения потока).

Необходимо отметить, что большинство коэффициентов местных сопротивлений при напорном движении в трубах не зависят от числа Рейнольдса при Re > (10³ … 10⁴). При мéньших значениях чисел Рейнольдса коэффициенты ζ_м обычно увеличиваются с уменьшением Re.

Рассмотрим некоторые случаи местных сопротивлений, изучаемых в данной работе.