5. Внезапный поворот трубы (колено).

Данный вид местного сопротивления (рис.5) вызывает значительные потери энергии, т.к. в нем происходят отрыв потока и вихреобразования, причем потери тем больше, чем больше угол . Потерю напора рассчитывают по формуле

( 7)

где ζ_кол - коэффициент сопротивления колена круглого сечения, который определяется по графику в зависимости от угла колена . (рис. 5).

Р ис.5 Внезапный поворот (острое колено)

Коэффициент местного сопротивления для острых колен может быть найден по графику представленному на рис.6.

Рис. 6 Зависимость коэффициента ζ от угла поворота .

Рис. 4.17. Отвод

6. Постепенный поворот трубы (закругленное колено или отвод).

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 R / d рис. 7). Коэффициент сопротивления отвода ζ_отв зависит от отношения R / d, угла ., а также формы поперечного сечения трубы. Потеря напора в колене определится как

( 8)

Р ис.7 Плавный поворот трубы (отвод)

.Для отводов круглого сечения с углом .= 90 и R/d 1 при турбулентном течении можно воспользоваться эмпирической формулой:

( 9)

Для углов . 70° коэффициент сопротивления

(10)

7. Арматура

В арматуре трубопроводов( задвижки, клапаны, вентили, затворы) происходит сначала сужение, а затем расширение и поворот потока.

Определить потери напора в запорной арматуре возможно по формуле

(11)

Коэффициент местного сопротивления в этом случае зависит от типа арматуры и степени ее открытия, и находятся экспериментальным путем. Так. Коэффициент ζ задвижки следующим образом зависит от степени открытия h/d (рис 8 а) и может быть найден из таблицы 1

Таблица 1

h/d	7/8	6/8	5/8	4/8	3/8	2/8	1/8
ζ	0,1	0,3	0,8	2,1	3,5	17	98

Рис.8.а.Задвижка Рис.8.б. Пробковый кран

Коэффициент ζ пробкового крана зависит от угла поворота  и определяется по таблице 2

Таблица 2

	5	10	20	30	40	50	60
ζ	0,1	0,3	1,6	5,5	17	53	206

При рассмотрении различных видов местных сопротивлений для всех случаев потери напора определялись общей формулой вида

(12 )

Данная формула относится к турбулентному режиму движения жидкости, при ламинарном режиме на местные потери напора оказывает влияние не только характер местного сопротивления, но и вязкость жидкости

4. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

На гидравлическом стенде установлена тру­ба переменного сечения (рис. 9) с пьезометрами, присоединенными на различных участках, позволяющих определить потери напора при внезапном расширении трубопровода, внезапном сужении трубопровода, плавном повороте (отводе) и при прохождении пробкового крана. Расход жидкости регулируется пробковым краном. Внутренний диа­метр трубы в широком сечении равен 20 мм. Внутренний диаметр трубы во всех остальных сечениях одинаков и равен 10 мм.

Рис. 9. Схема экспериментальной установки:

1 - внезапное расширение; 2 - внезапное сжатие;

3-плавный отвод с углом 90; 4 - пробковый кран.

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

1. Подготовить журнал наблюдения по форме таблицы 3

2. Гидравлический стенд проверяется и включается лаборантом или преподавателем.

3. По показанию пьезометров определяют потери на­пора в местных сопротивлениях (внезапное расширение и сжа­тие, плавный поворот на 90°, пробковый кран).

4. Результаты замеров заносятся в таблицу

5. Обрабатываются результаты опытов и сравниваются с расчетными значениями, после чего, делаются выводы.

Таблица3

№ п/п	Наименование	Един. изм.	Местные сопротивления
			ζ:	ζ:	ζ:	ζ:
1	Объем жидкости	м3
2	Время	с	•
3	Расход	м3/с
4	Площадь поперечного сечения	м2
5	Средняя скорость	м/с
8	Измеренные потери напора на местном сопротивлении	м
9	Расчетные значения коэффициента местного сопротивления
10	Справочное значение коэффициента местного сопротивления
11	Процент ошибки	%

6.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1. Определить расход жидкости по формуле:

Q = V/t , м³/с

2. Определить среднюю скорость течения жидкости широком и узком сечениях трубопровода по формуле

, м/с

.

3. Определить коэффициент местных сопротивлений ζ:

-- по формуле (3) определить коэффициент внезапного расширения ζ, и сравнить его с расчетным коэффициент внезапного расширения ζ, по формуле ( 4 ).

- определить коэффициент внезапного сужения по формуле (5 ) , сравнить его с коэффициентом внезапного сужения, рассчитанным по полуэмпирической формуле И.Е. Идельчика (6 ) ,

- определить коэффициент плавного поворота (отвода) по формуле (8), сравнив ее со значениями эмпирической формулы (9)

• по формуле ( 11) определить коэффициент местного сопротивления пробкового крана, и сравнить со значениями ζ: из таблицы 2

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите простейшие местные сопротивления.

2. Как записывается общая формула для определения потерь напора на местные сопротивления.

3. Объясните причину возникновения потерь напора при внезапном расширении и сжатии потока жидкости стенками трубопроводов и каналов.

4. Чем отличаются потери напора при резком и плавном повороте потока жидкости.

5. От чего зависит величина потерь напора при прохождении потоком жидкости запорной арматуры.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.В.И.Калицун,Е.И.Дроздов,А.С.Комаров,к,И, Чижик Основы гидравлики и аэродинамики Москва Стройиздат 2001 г

2. А.Д.Альтшуль, П.Г. Киселев Гидравлика и аэродинамика. Москва Стройиздат, 1975.

3