[ 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 =.2dWspółczynniki 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 0145o-0,545o-0,40 0qV2 1 qV2 1qV qVqV qV1 = 90o1,0qV2 0,40,8 60o2 = 45 o - 90o0,21 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 WSPACZYNNIKA 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 = 0,64 702 = 0,40 1202 = 0,16 5002 = 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 odRe 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 ]