Фрагмент № 8Г ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ ЖИДКОСТИ В МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ

Жидкость, при своём движении по трубопроводам (см. Фрагмент № 20Г) теряет часть энергии, которую сообщил ей насос. Общие потери складываются из потерь напора по длине  (см. Фрагмент № 7Г) и потерь в местных сопротивлениях.

Местными сопротивлениями называют короткие участки трубопроводов, в которых, вследствие  изменения размеров или конфигурации, происходит изменение скорости потока по величине и (или) направлению.

К числу простейших местных сопротивлений (см. рис. 1) относятся внезапное и постепенное расширение потока, внезапное и постепенное сужение потока, резкий и плавный поворот, вход в трубопровод и выход из трубопровода (выход под уровень). Сложные местные сопротивления представляют собой различные сочетания этих простейших элементов в гидроаппаратуре, всякого рода регулирующих и распределяющих поток устройствах.

Наиболее велики потери в тех местных сопротивлениях, где наблюдается отрыв потока от твердых стенок. В этом случае между потоком и твердой стенкой образуется циркуляционная зона. Между циркуляционной зоной и основным потоком происходит обмен массами жидкости, энергией и количеством движения. В результате этих процессов генерируются вихри, и часть механической энергии жидкости превращается в тепловую. Эта тепловая энергия рассеивается в пространстве.

При расчетах потерь в местных сопротивлениях длину местного сопротивления не учитывают, поэтому потерями напора в местном сопротивлении называются все дополнительные потери в трубопроводе с местным сопротивлением в сравнении с потерями в таком же трубопроводе без местного сопротивления, при одном и том же расходе жидкости.

В практических расчетах величина потери напора в местных сопротивлениях вычисляется по формуле Вейсбаха:

где ξ – коэффициент местного сопротивления (безразмерная величина);

      V  – средняя скорость потока после местного сопротивления, м/с;

       g – ускорение свободного падения, м/с².

Значение коэффициента ξ для конкретного местного сопротивления может быть вычислено по соответствующей формуле. Например, для внезапного расширения: , где d₁ и d₂ – диаметры до и после расширения. Для сложных видов сопротивлений, значение ξ может быть найдено в справочной литературе, например в книге «Справочник по гидравлическим сопротивлениям» под редакцией Идельчика И. Е.