§ 6.20. Зависимость коэффициента местных потерь от числа Рейнольдса

Для данного местного сопротивления коэффициент  будет функцией только от числа Re. В зависимости от влияния числа Re на коэффициент  режимы движения жидкости могут быть разделены на следующие зоны.

1. Движение в местном сопротивлении и в трубопроводе ламинарное.

Коэффициент местных сопротивлений в этом случае определяется по формуле

, (6.28)

где А – коэффициент, зависящий от типа местного сопротивления.

Так как

, (6.29)

то, учитывая (6.28), будем иметь

,

где .

Следовательно, потери напора пропорциональны первой степени скорости.

2. Движение в трубопроводе без местного сопротивления ламинарное, а с местным сопротивлением турбулентное. В этом случае

,

где В – коэффициент, зависящий от типа местного сопротивления.

Потери напора в данном случае определяются по формуле

,

где .

3. Движение в трубопроводе без местного сопротивления и при наличии его турбулентное при небольших числах Re>2300.

Формула для коэффициента местного сопротивления имеет вид

,

где С – коэффициент, зависящий от типа местного сопротивления.

Подставляя последнее соотношение в (6.29), получим

,

где .

4. Развитое турбулентное течение при больших числах Рейнольдса.

Коэффициент  здесь не зависит от числа Рейнольдса и местные потери напора пропорциональны квадрату скорости (квадратичная зона)

,

где .

Коэффициенты A, B, C, для различных типов местных сопротивлений приводятся в учебниках по гидравлике [2, 11] и гидравлических справочниках [6].

§ 6.21. Принцип наложения потерь напора. Коэффициент сопротивления системы

Для определения суммарных потерь напора в трубопроводе применяется так называемый принцип наложения потерь. Согласно этому принципу суммарная потеря напора в трубопроводе равна сумме отдельных потерь.

Например, если имеется трубопровод с постоянным диаметром d=const, то скорость в различных сечениях будет постоянной (= const) и суммарная потеря напора будет

,

где _c - коэффициент сопротивления системы.

Если трубопровод имеет участки с различным диаметром (рис.6.27), то суммарная потеря напора определяется по формуле

.

Рис. 6.27

Так как

,

то

.

О

Рис. 6.28

днако несмотря на кажущуюся очевидность, принцип наложения потерь не всегда справедлив и его нельзя механически использовать во всех случаях расчета. Дело в том, что местные сопротивления, установленные в трубопроводе, взаимно влияют друг на друга. Так, если два вентиля установлены на небольшом расстоянии друг от друга, то их сопротивление не будет равно сумме сопротивлений для каждого вентиля в отдельности. В этом случае последовательно соединенные сопротивления надо рассматривать как особый тип местного сопротивления.

Для того чтобы был справедлив принцип наложения потерь, местные сопротивления должны отстоять друг от друга на расстоянии, большем расстояния стабилизации потока, равном 2050d (рис.6.28).

Применимость этого принципа особенно нужно иметь в виду при проектировании насосных станций, где трубопроводы насыщены множеством местных сопротивлений.