Определить потери давления местные сопротивления. Потери напора в местных сопротивлениях. Формулы для расчета местных потерь напора

⁰

2.11. Потери напора в местных сопротивлениях

Местные потери напора вызываются сопротивлениями в арматуре, фасонных частях и оборудовании, вследствие сужения и расширения потока, изменения направления движения жидкости, слияния и разделения потока и т. п.

Потери на преодоление местных сопротивлений в наружных сетях водопровода обычно не превышают 10-15%, во внутренних сетях – 30% от потерь напора по длине.

Совсем недавно положительная польза для здоровья от физической активности получила широкое признание в связи с докладом Генерального хирурга о состоянии здоровья и физической активности. Цель этой статьи - выделить многие из физиологических адаптаций и преимуществ для здоровья, которые возникают при программах обучения сопротивлению.

Примечание. В недавней статье Американской ассоциации сердца, в которой излагаются документально подтвержденные преимущества резистентных упражнений для лиц с сердечно-сосудистыми упражнениями и без них. Адаптация мышечных волокон к тренировке сопротивления. Увеличение размера мышцы называется гипертрофией. «Насос», ощущаемый при одном упражнении, называется «переходной гипертрофией». Этот краткосрочный эффект связан с накоплением жидкости, от плазмы крови, во внутриклеточном и интерстициальном пространствах мышцы.

Однако местные потери напора в некоторых видах инженерных сетей могут достигать значительной величины: так, например, в системах отопления зданий – до 40%, в воздуховодах вентиляционных систем и пневмотранспорта – до 60-70% от потерь напора по длине.

Местные потери напора определяют как произведение скоростного напора непосредственно вблизи местного сопротивления , по формуле

В отличие от этого, хроническая гипертрофия относится к увеличению размера мышц, связанного с длительной тренировкой сопротивления. В большинстве учебных занятий увеличение площади поперечного сечения мышечных волокон колеблется от 20 до 45%. Было показано, что гипертрофия мышечного волокна требует более 16 тренировок для получения значительных эффектов. Кроме того, мышечное волокно с быстрым подергиванием имеет потенциал для увеличения увеличения размера по сравнению с мышечным волокном с медленным подергиванием.

Обычно считается, что количество мышечных волокон у вас установлено по рождению и остается фиксированным на протяжении всей вашей жизни. Таким образом, адаптация гипертрофии, наблюдаемая при тренировке резистентности, является чистым результатом субклеточных изменений в мышцах, которые включают в себя: больше и более толстые фитины актина и миозина, больше миофибрилл, больше саркоплазмы и правдоподобное увеличение соединительной ткани, окружающей мышечные волокна. Чтобы держать вещи в перспективе, самое большое мышечное волокно в организме не толще человеческого волоса.

Общей теории для определения коэффициентов местных сопротивлений, за исключением отдельных случаев, нет. Поэтому коэффициенты местных сопротивлений, как правило, находят опытным путем. Значения их для различных элементов трубопроводов приводятся в технических справочниках. Иногда местные сопротивления выражают через эквивалентную длину прямого участка трубопровода . Эквивалентной длиной называют такую длину прямого участка трубопровода данного диаметра, потери напора в котором при пропуске данного расхода равны рассматриваемым местным потерям. Приравнивая формулы Дарси-Вейсбаха и (99), имеем

Любые свидетельства расщепления мышечных волокон, как было описано в исследованиях на животных, в настоящее время неубедительны с исследованиями человека, но, возможно, возможны. Силовые адаптации к тренировкам сопротивления. Увеличение мышечной силы в начальные периоды программы тренировки сопротивления не связано с изменениями площади поперечного сечения мышцы. Изменения в силе, свидетельствующие в первые несколько недель тренировки по сопротивлению, более связаны с нейронными адаптациями, которые охватывают развитие более эффективных нейронных путей вдоль пути к мышце.

, (100)

получаем

Внезапное расширение потока (рис. 32). Этот случай поддается теоретическому обоснованию. Из опытов установлено, что поток жидкости, вытекающий из узкой трубы, не сразу заполняет все сечение широкой трубы; он отрывается от стенок и дальше двигается в виде расширяющейся струи. В кольцевом пространстве между струей и стенками трубы жидкость образует завихрения. На некотором расстоянии l от расширения трубопровода струя вновь заполняет все сечение. В результате вихревых движений жидкости между сечениями 1-1 и 2-2 идет постоянный обмен между струей и жидкостью в кольцевом пространстве. В результате этих явлений происходит переход механической энергии в тепловую, что и является причиной потерь напора.

Вербовка моторного блока является центральной для ранних достижений в силе. В совокупности научный набор дополнительных моторных единиц, которые могут синхронно реагировать, усиление активации синергических мышц и ингибирование механизмов нейронной защиты, способствуют усилению способности мышц вырабатывать больше силы. что два смежных мышечных волокна с различными двигательными нервами могут приводить к активации одного волокна для создания силы, в то время как другое движется пассивно.

Долгосрочные изменения в прочности, скорее всего, связаны с гипертрофией мышечных волокон или мышечной группы. Диапазон увеличения прочности является довольно переменным для человека и может колебаться от 7% до 45%. Следует отметить, что результаты прочности оказываются специфичными по скорости. Специфичность скорости лучше всего характеризует вероятность того, что наибольшее увеличение силы происходит на скорости тренировки или вблизи нее. Таким образом, медленное обучение приведет к увеличению прибыли при медленных скоростях движения, в то время как скоростная тренировка реализует улучшения в силе при более высоких скоростях движения.

Рассмотрим внезапное расширение трубы с горизонтальной осью. Потеря напора на внезапное расширение равна

Разность давлений найдем, применив уравнение количества движения к отсеку жидкости между сечениями 1-1 и 2-2. За время t через сечения 1-1 и 2-2 протечет масса жидкости , количество движения которой в сечении 1-1 , где скорость равно , а в сечении 2-2 – , т. к. , то изменение количества движения протекшей массы составит

Распространенная проблема при анализе разнообразных результатов силовых адаптаций в учебных исследованиях зависит от темы «подготовка к исследованию». Хотя несколько исследователей часто выбирают неподготовленных субъектов, неспособность планировать и контролировать эффект обучения может привести к ошибочным выводам из исследования.

Адаптация костной ткани к тренировке сопротивления. В ответ на загрузку кости, созданной мышечными сокращениями или другими методами механических сил, кость начинает процесс моделирования костей, который включает в себя производство белковых молекул, которые осаждаются в пространствах между костными клетками. Это приводит к созданию костной матрицы, которая в конечном итоге становится минерализованной в виде кристаллов фосфата кальция, в результате чего кость приобретает свою жесткую структуру. Это новое формирование кости происходит главным образом на внешней поверхности кости или надкостнице.

Это изменение количества движения равно импульсу сил давления. Эти силы следующие: в сечении 1-1, где давление , сила давления направлена в сторону течения и равна (считается, что давление действует и на поперечной стенке). Сила давления в сечении 2-2 направлена против течения и равна . Суммарный импульс этих сил за время t составляет

Мероприятия, которые стимулируют рост костей, должны включать прогрессирующую перегрузку, изменение нагрузки и специфичность нагрузки. Специфика загрузки относится к упражнениям, которые непосредственно накладывают нагрузку на определенную область скелета. При остеопорозе участки переломов, наиболее разрушительные, находятся в осевом скелете. Прогрессивная перегрузка необходима, поэтому кость и связанная соединительная ткань не должны превышать критический уровень, который может поставить их под угрозу.

Программы увеличения роста костей должны носить структурный характер, включая упражнения, такие как приседания и выпадения, которые направляют силы через осевой скелет и позволяют использовать большие нагрузки. Хотя для стимуляции костного моделирования рекомендуются множественные наборы, интенсивность упражнения, механическое напряжение на кости и специфичность упражнения по загрузке кости считаются более важными факторами. Адаптация состава тела к тренировке сопротивления. Программы обучения сопротивлению могут увеличить массу без жира и уменьшить процентное содержание жира в организме.

В соответствии с теоремой о количестве движения приравниваем выражения (а) и (б)

Отсюда после деления на и на и перемены знаков получаем

, (104)

Подставляя правую часть равенства (б) в выражение (а), имеем

или окончательно

Одним из выдающихся преимуществ сопротивления, связанным с потерей веса, является положительное влияние увеличения расходов на энергию во время сеанса тренировки и несколько во время выздоровления, а также на поддержание или увеличение массы тела без жира, одновременно поощряя потерю жира вес. Более вероятно, что состав тела зависит и контролируется программами тренировки сопротивления с использованием больших групп мышц и большего общего объема. Объем тренировки по сопротивлению равен общей рабочей нагрузке, которая прямо пропорциональна расходу энергии в рабочей области.

, (106)

т. е. потери напора при внезапном расширении равны скоростному напору от потерянной скорости. Уравнение (106) называется формулой Борда.

Для выявления значения коэффициента местного сопротивления из уравнения (106) вынесем за скобки

Общий объем определяется общим количеством повторений, выполняемых в размах веса груза. Впечатляющий вывод, который следует подчеркнуть с помощью тренинга по сопротивлению, заключается в том, что расходы на энергию после более высоких тренировок общего объема, по-видимому, повышаются по сравнению с другими формами упражнений и, таким образом, дополнительно способствуют достижению целей по снижению веса. Специфичность скорости тренировки сопротивления. Неспособность осуществлять снижение артериального давления у пациентов с легкой гипертензией.

Заменяя скорости через площади живых сечений из уравнения неразрывности , получим

Полученные уравнения (107) и (108) для значения хорошо согласуются с опытами.

Уравнение (108) представлено в виде графика на рис. 33.

Постепенное расширение трубопровода. Плавно расширяющийся трубопровод – диффузор (рис. 34) широко применяется в технике. При течении жидкости по диффузору значительно меньше, чем при внезапном расширении. У стенок диффузора также образуются завихрения. Чем больше угол конусности трубопровода, тем больше вихреобразование и соответственно больше потери напора. Потерями по длине в данном случае пренебрегать нельзя.

Костная, мышечная и соединительная ткани адаптируются к физической активности. Адаптивные реакции кости на физическую активность. Медицина Упражнение Питание Здоровье, 1, 64 Сердечно-сосудистые адаптации к тренировкам сопротивления. Влияние тренировки веса на кровяное давление и гемодинамику у гипертонических подростков. Физиологический ответ на тренировку массы тела у пограничных гипертензивных субъектов. Влияние эксцентричных воздействий на адаптацию скелетных мышц к тренировке сопротивления. Улучшает ли силовые тренировки состояние здоровья.

Таким образом, потери напора в диффузоре
равны сумме потерь на расширение и на трение по
длине

. (109)

Потеря напора на расширение может быть найдена по формуле (106) с введением поправочного коэффициента К см, называемого коэффициентом смягчения, который зависит от угла конусности

Сила и кондиционирование, 16, 7 Эпидемиологический профиль и риски ишемической болезни сердца. Силовые тренировки и профили липопротеинов-липидов: критический анализ и рекомендации для дальнейшего изучения. Общая адаптация к программам обучения устойчивости и выносливости. Нейронные факторы против гипертрофии во время увеличения мышечной силы. Нейронная адаптация к тренировкам сопротивления. Аэробные и силовые тренировки для вмешательства фактора риска у мужчин среднего возраста с высоким риском развития ишемической болезни сердца.

Скелетные мышечные адаптации на ранней стадии тяжелой резистентности у мужчин и женщин. Усиление прочности и скелетных мышц у женщин с тяжелой резистентностью после отвлечения и переподготовки. Связанный с здоровьем и производительностью потенциал тренировки сопротивления. Упражнения и гипертония.

. (110)

Коэффициент местного сопротивления в этом случае определится по формуле

; (111)

К см при <20° можно принять равным , a при значение коэффициента К см следующие:

Физиология спорта и физических упражнений. Важность физической пригодности для снижения факторов риска заболевания коронарной артерии. Корректировка сердечного ритма тренировки сопротивления. Частота сердечных сокращений резко повышается сразу же после выработки и зависит от количества сопротивления, количества повторений и мышечной массы, участвующих в сокращении. Интересно отметить, что с точки зрения хронических адаптаций, по-видимому, наблюдается снижение частоты сердечных сокращений в результате тренировки сопротивления, что считается полезным.

Угол конусности,

Потери напора на трение по длине определяют по формуле

, (112)

Длительная адаптация, наблюдаемая в исследовании, от изменения до 11% -ного снижения частоты сердечных сокращений, может быть объяснена различиями в интенсивности, объеме, покоя между наборами, использовании малой и большой мышечной массы, продолжительности исследования и пригодности уровень предметов. Адаптация артериального давления к тренировке сопротивления. Согласно консервативным оценкам, 50 миллионов американцев, примерно 1 из 4 взрослых, имеют высокое кровяное давление. Более 90% этих случаев идентифицированы как первичная гипертензия, что увеличивает риск сердечной недостаточности, заболевания почек, инсульта и инфаркта миокарда.

Таким образом, суммарный коэффициент местного сопротивления для диффузора равен

. (113)

Наименьшие потери напора в диффузоре получаются при угле расширения его в пределах от 5 до 10°.

Постепенное сужение трубопровода. Постепенно сужающиеся участки трубопроводов (конфузоры) также нашли широкое применение в практике (рис. 35).

Во время бою с сопротивлением систолическое и диастолическое артериальное давление может оказывать значительное увеличение, что свидетельствует о том, что следует соблюдать осторожность у лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями или с известными факторами риска. Степень увеличения артериального давления зависит от времени удерживания, интенсивности сокращения и количества мышечной массы, участвующих в сокращении. Более динамические формы тренировки сопротивления, такие как тренировка цепи, которые связаны с умеренным сопротивлением и высокими повторениями с короткими остатками, связаны с сокращением артериального давления.

При постепенном сужении сечения скорость вдоль трубопровода возрастает, а давление падает. Отрыв потока от стенок в этом случае возможен только на выходе из конфузора в цилиндрическую часть трубопровода. Поэтому при одинаковых гидравлических характеристиках и размерах местные сопротивления в конфузоре меньше, чем в диффузоре.

Потери в конфузоре также равны сумме потерь на постепенное сужение и на трение по длине

. (114)

Потери напора по длине можно определять по формуле (112).

Потери напора на сужение существенными будут при , и их можно определить по формуле

. (116)

Здесь – коэффициент местного сопротивления при внезапном сужении; К суж – коэффициент смягчения, учитывающий плавное сужение, который зависит от угла конусности .

График распределения скоростей при структурном режиме изображен на рис. 37.

Для определения скоростей по сечению потока теоретическим путем получена следующая формула

, (117)

где – разность давлений в начале и конце трубопровода; – абсолютная вязкость жидкости; – длина трубопровода; – радиус трубопровода; – расстояние от оси трубопровода до слоя жидкости, у которого определяется скорость; – первоначальное напряжение сдвига.

Для определения скорости в ядре сечения необходимо принять , тогда

. (118)

Расход жидкости определяется по формуле Букингама, полученной теоретически

. (119)

где – приложенная разность давлений; – разность давлении, соответствующая началу движения, определяемая по уравнению .

Потери напора при движении аномальных (неньютоновских) жидкостей можно определять по уравнению Дарси-Вейсбаха (84), что подтверждено исследованиями Б. С. Филатова. Обычно режим движения турбулентный, и значение принимают в пределах от 0,017 до 0,025, при этом принимают тем больше, чем меньше концентрация раствора.