[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.W układach najczęściej występują zagadnieniałączenia dwóch strug lub rozdzielania jednej strugi na dwie.Kształtki, w których za-chodzą te zjawiska, nazywamy trójnikami.Każdy trójnik zastosowany do podziału strugi, a następnie, przy zachowaniu tychsamych strumieni objętości w przewodzie głównym i odgałęzieniach, do łączenia sięstrug w obydwu przypadkach spowoduje inną stratę energii.Dlatego też współczynni-ki oporów miejscowych należy wyznaczać oddzielnie �1, �2, & , �n dla każdego odga-łęzienia.Współczynnik oporu miejscowego przy łączeniu i dzieleniu się strug�# �#qV1 qV 2 qVn A1 A2 An�# �#� = � , ,K, , , ,K, ,�1,�2,K,�n �# , (7.60)�#qVC qVC qVC AC AC AC�# �#przy czym:qV1, qV2, & , qVn strumień objętości w odgałęzieniach,qVC strumień objętości w przewodzie głównym, 7.Przepływ płynów w przewodach pod ciśnieniem 279A1, A2, & , An pole powierzchni przekroju odgałęzień,AC pole powierzchni przekroju przewodu głównego,�1, �2, & , �n kąty zawarte między osiami poszczególnych odgałęzień i osią prze-wodu głównego.Straty przepływu należy liczyć oddzielnie dla każdej z dwu strug o strumieniachobjętości qV1 i qV2 na podstawie wzorów2 2v vs" h1s = �1 , " h2 = � , (7.61)22g 2gw których v prędkość w przewodzie głównym określona zależnością4(qV1 + qV 2)v =.2�dWspółczynniki �1 i �2 są zwykle wyznaczane doświadczalnie.Orientacyjne warto-ści podano na wykresach (rys.7.24).qV1qV�� = 90o1,0 � = 90o0,80,5qV20,4 60o60o � 2 0�145o-0,545o-0,40 0qV2 1 qV2 1qV qVqV qV1�� = 90o1,0qV2 0,40,8 60o�2� = 45 o - 90o0,2�1 0,4 45oqV2 1qV2 1qVqVRys.7.24.Zależności współczynników �1 i �2 od liczby Reynoldsa w przepływie przez trójnikiUjemna wartość współczynnika wskazuje, że występuje ejekcja strugi.7.3.6.PRZEPAYW PRZEZ PRZEWODY SPAWANEW praktycznych obliczeniach rurociągów występuje potrzeba uwzględnienia stratpowstających w miejscach połączeń (zwłaszcza spawanych) poszczególnych odcin- 280 Część druga Przepływy płynów lepkichków rurociągu.Badania oporów odcinków ze spoinami wykazały wzrost strat hydrau-licznych w stosunku do strat na takich samych odcinkach, ale bez spoin, z tym żekrzywe � = �(Re, k/d) zachowały swoją postać.Na rysunku 7.25 przedstawionowpływ połączeń spawanych na współczynnik oporu liniowego.Krzywa 1.dotyczyprzewodu bez spoin, krzywa 4. przewodu hydraulicznie gładkiego, a pozostałe przewodów z połączeniami spawanymi co 2 m (krzywa 2.) i co 4 m (krzywa 3.).Wzrost oporu spowodowany połączeniami spawanymi można określić z zależności� dsK =1+ , (7.62)� lw której:K = �s/� względny przyrost wartości współczynnika oporu liniowego przewodu zespoinami w stosunku do przewodu bez spoin,l odległość między połączeniami spawanymi,d średnica przewodu,� współczynnik oporu liniowego przewodu bez spoin.0,420,330,21Rys.7.25.Zależność współczynnika � od liczbyReynoldsa w przepływie przez przewody ze40,1spoinami: 1 bez spoin, 2 spoiny co 2 m,5,0 5,5lg Re3 spoiny co 4 m, 4 hydraulicznie gładkiWartość współczynnika �s wyznaczamy, korzystając z empirycznej formuły3 / 2s� =13,8�# �# , (7.63)�# �#sd�# �#w której s wysokość spoiny.7.3.7.ZALE%7łNOZ WSP�ACZYNNIKA OPORU MIEJSCOWEGOOD LICZBY REYNOLDSAPodane dotychczas informacje o współczynnikach oporów miejscowych dotycząprzepływów turbulentnych z dużymi liczbami Reynoldsa.W przepływach płynuz małymi liczbami Reynoldsa współczynniki oporów miejscowych zależą nie tylko odparametrów geometrycznych oporu miejscowego, ale również od liczby Reynoldsa.Na rysunku 7.26 przedstawiono zależności współczynnika � kilku oporów miej-scowych (1 zawór, 2 zasuwa, 3 trójnik) od liczby Reynoldsa.W większościprzypadków ze wzrostem Re wartość współczynnika oporu maleje.�lg( 100 ) 7.Przepływ płynów w przewodach pod ciśnieniem 281Dla małych liczb Reynoldsa straty energii są związane bezpośrednio z siłami tar-cia lepkiego i wobec tego proporcjonalne do prędkości w pierwszej potędze.Współ-czynnik oporu miejscowego, w tym przypadku,jest związany z liczbą Reynoldsa zależno-ścią100C50� = , (7.64)1Re10w której C współczynnik zależny od rodza-�52ju oporu miejscowego i jego parametrówgeometrycznych.10,53Rys.7.26.Zależność współczynnika � od liczbyReynoldsa w przepływie przez zawór (1), zasuwę (2)10 102 103 104 105i trójnik (3)ReOpór miejscowyCGwałtowne rozszerzenie 30Kolano 130Trójnik 150Zawór prosty 3000Zawór kątowy 400Kryza �2 = 0,64 70�2 = 0,40 120�2 = 0,16 500�2 = 0,05 3200Ze wzrostem liczby Reynoldsa pojawiają się straty energii wywołane oderwaniemwarstwy przyściennej i powstaniem obszarów przepływów powrotnych; im większawartość Re, tym większy wpływ tych efektów na całkowitą stratę.Przy dostateczniedużych liczbach Reynoldsa zjawiska oder-104wania, tworzenia się wirów i przepływówpowrotnych odgrywają decydującą rolę;2� = 0,05103straty energii stają się wtedy proporcjo-nalne do kwadratu prędkości, ponieważ0,16102współczynnik oporu przestaje zależeć od�Re i zależy tylko od geometrii strugi.0,40100,641Rys.7.27.Zależność współczynnika � od liczbyReynoldsa w przepływie przez kryzy o różnymprzewężeniu 1 10102 103 104 105Re 282 Część druga Przepływy płynów lepkichCharakterystyczne strefy zależności strat od prędkości (I liniowa, II zmienna,III kwadratowa) i odpowiadające im strefy zmiany współczynnika � w zależnościod liczby Reynoldsa można zaobserwować na rysunku 7.27, na którym przedstawionowykresy � = � (Re) dla kryz o różnym przewężeniu.Warto zwrócić uwagę, że jako-ściowo krzywe te są podobne do krzywych � = � (Re) dla przewodów prostych.Przebieg krzywych � = � (Re) jest zdeterminowany momentem oderwania strugiod ściany przewodu i tworzenia się wirów.Im większa jest deformacja strugi w opo-rze miejscowym, tym krótsze są strefy, w których � = � (Re) i � = � (Re, geometria),tzn.przy mniejszych liczbach Reynoldsa zaczyna się strefa kwadratowej zależnościoporu od prędkości.7.3.8 [ Pobierz całość w formacie PDF ]