Лекция № 13.
Устройства, изменяющие направление потока.
1) Внезапный поворот трубы (или колено без закругления ).
Это участок, в котором происходит резкое изменение направления потока и вследствие этого значительные потери энергии (так как в нём происходит отрыв потока от стенок и вихреобразования).
Причём эти потери тем больше, чем больше угол δ.
Как видно из графика ζкол = f (δ), коэффициент сопротивления колена круглого сечения ζкол возрастает с увеличением δ очень круто и при δ = 90° имеет значение - ζкол = 1.
Потерю напора рассчитывают по формуле:
.
Ввиду больших потерь напора в коленах без закругления применение их в трубопроводах не рекомендуется.
2) Постепенный поворот трубы ( или отвод ) – это участок, в котором происходит плавное изменение направления потока.
Плавность поворота значительно уменьшает интенсивность вихреобразования, а, следовательно, и сопротивление отвода по сравнению с коленом. Это уменьшение тем больше, чем больше относительный радиус кривизны отвода 
.
Коэффициент сопротивления отвода - ζотв = f (
, δ).
Для отводов круглого сечения с углом δ = 90° и ≥ 1 при турбулентном течении можно воспользоваться эмпирической формулой определения коэффициента сопротивления:
.
Коэффициент ζотв учитывает лишь дополнительное сопротивление, обусловленное кривизной русла. Поэтому при расчёте трубопроводов, содержащих отводы, следует длины этих отводов включать в общую длину трубопровода, по которой рассчитывается потеря на трение, а затем к этой потере на трение нужно добавить дополнительную потерю от кривизны, определяемую коэффициентом ζотв.
Регулирующие устройства и затворы.
Регулирующие устройства и затворы – это гидравлические элементы с изменяемой геометрией проточной части. Примеры таких устройств:
Задвижкка ВентильДисковый затвор
Их назначение – менять режимы движения жидкости в системах (скорости меняются в зависимости от открытия элементов этих устройств).
Например, для односторонней задвижки круглой трубы сопротивление зависит от степени её открытия. В результате малого открытия происходит отрыв потока от сегментов задвижки и стенок с образованием водоворотной области.
Значения коэффициентов местных сопротивлений данных устройств определяются опытным путём, либо для стандартных устройств по таблицам и графикам.
Взаимное влияние местных сопротивлений.
При определении потерь напора в трубопроводе при движении потока жидкости используется принцип наложения потерь (т.е. потери напора по длине не зависят от друг от друга, и все их можно складывать).
Однако, используя принцип наложения потерь, следует учитывать влияние местных сопротивлений в случае, когда они находятся на достаточно близком расстоянии друг от друга.
Выравнивание поля скоростей за местным сопротивлением происходит на некотором расстоянии, зависящем от вихреобразования. Наибольшие расстояния между сопротивлениями д.б. при наличии регулирующих устройств и затворов (вентили, задвижки, краны).
На практике расстояние между местными сопротивлениями принято принимать:
- при большой деформации потока - l ≈ (15…20)∙d;
- при малой деформации потока - l ≈ (3…8)∙d;
Потребный напор Н для обеспечения расхода жидкости в трубопроводе складывается из потерь напора по длине и местных потерь напора.