Местные потери напора в трубопроводе. Потери напора в местных сопротивлениях

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.

Разумеется, целесообразно учитывать размер контроля вознаграждения путем сопоставления доходности его счетов и инвестиционного портфеля и, по возможности, учета рисков. Выбирая человека для торговли или инвестирования, целесообразно учитывать такие факторы, как время. Кроме того, трейдер может узнать, как выбрать наиболее подходящий для себя из этих счетов свой инвестиционный портфель. Но трейдер обычно нажат на время, необходимое для торговли. В случае, если человек торгует с помощью ПАММ-счета, вы можете выиграть немного больше, чем если бы вы сделали свои собственные инвестиции, которые займут месяцы своего времени и будут трудоемкими и обременительными. В течение этих месяцев он может иметь дело с другой работой, пока его инвестиции умножаются. Как долго вы можете посвятить себя торговле на форекс? . Приятно учитывать несколько аспектов, главным из которых является прибыль и время.

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

«Ценность идеи заключается в ее использовании». - Томас Эдисон. Ключ к успешным сделкам трейдеров должен быть подготовлен, и календарь может помочь им лучше понять, что происходит на рынке, чтобы принимать лучшие коммерческие решения. Календарь состоит из графика использования различных экономических показателей, что позволяет трейдерам предвидеть большие движения, которые появляются на рынке. Самые влиятельные даты в календаре включают отчет о валовом внутреннем продукте, решения о процентной ставке, шкалы несельскохозяйственных окладов, индекс управления инвестициями и индекс потребительских цен.

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

Кроме того, в Экономическом календаре хранятся результаты событий и их информация с их точной датой, временем и различными валютами, которые будут включены в календарь. Каковы показатели экономического форекс-календаря? Оценка политической и социальной динамики экономики на основе валютного спроса, что привело к заметным изменениям в поддержке сектора. Эти изменения рассматриваются как индикаторы валютного экономического календаря.

Рост экономики измеряется с точки зрения ее ВВП. Это дает краткий обзор того, насколько хорошо представлены различные компоненты и имеются ли они в ожидаемых условиях или нет. Потому что, когда экономика процветала, это привело к увеличению стоимости ее валюты. Если он не сможет достичь желаемых целей, это отрицательное отклонение станет ценой валют.

, (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.

Инфляция определяется как увеличение цен на различные услуги и товары. Центральные банки принимают меры по влиянию инфляции, поскольку это может также повлиять на местные валюты. Во времена высокой инфляции потребители тратят больше на покупку тех же услуг или товаров. Низкая инфляция может ограничить заработную плату наряду с перспективами инвестиций и привести к застою в общем экономическом росте.

Личные потребительские расходы считаются реакцией со стороны потребителя, чтобы сделать изменение цены раньше и интегрироваться в индекс текущей ситуации. Индекс потребительских цен является мерой средней стоимости услуг или товаров. Отчеты индекса потребительских цен выпускаются один раз в месяц.

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

Инфляция рассчитывается каждый месяц, а затем по сравнению с уровнем инфляции в том же месяце и в предыдущем году. Бизнес является основой инвестиций и, таким образом, играет важную роль в бизнес-решениях форекс и центральных банков. Промышленное производство является реальным показателем и может, таким образом, влиять на бизнес-настроения, которые оказывают сильное влияние на экономику.

Индекс деловой активности - это исследование менеджеров по закупкам из разных отраслей. Общими аспектами этого показателя являются занятость, новые заказы, поставки, производство и будущее расширение отрасли. Розничные продажи - это общее количество товаров, приобретенных пользователями. Это выражается в отчетах о товарах или отраслях, которые в наибольшей степени способствуют росту ВВП.

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

Потребительское доверие фокусируется на нескольких вещах. Потребители не будут тратить столько, сколько и если у них нет зарплаты. Если им приходится бороться за свою работу, это ухудшает экономику. Введение Слайды лекций Правообладатели не могли быть публично распространены в этой версии поддержания визуальной документации, которая была частью лекции.

В. анастомозов, снижение вазомоторного тон, усиление кровотока через кожу - потери тепла локального гуморальные факторов вазодилататор: гистамин, брадикинин Вазоконстрикция: серотонин. На рисунке 1 показан простейший прибор для измерения давления - двухручный жидкий манометр. Уровни жидкости в обоих плечах манометра изменяются пропорционально разности давлений на их концах. Переменные преобразователей жидкости представляют собой манометр с наклонным рычагом.

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

Их преимуществом является высокая чувствительность, поэтому они используются для измерения малых давлений. В результате приложенного давления первые растягиваются, а диафрагмы изгибаются наружу. В трубе Бурдона, которая плотно намотана по кругу в корпусе манометра, площадь поперечного сечения увеличивается. В результате развивается тестовый провод. Сифоны, диафрагма и трубка Бурдона подключены к манометру. Когда их форма изменяется, наконечник вращается на шкале шкалы, где результат измерения может быть прочитан.

Некоторые производители также предлагают манометры этого типа с электрическим выходным сигналом. Отдельная группа электронных преобразователей давления, в которых электрические параметры измерительного элемента изменяются в результате приложенного давления. Наиболее распространенными являются тензодатчики, пьезорезистивные, емкостные и пьезоэлектрические датчики.

, (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

Если металл сжимается, его электрическое сопротивление уменьшается. Для измерения давления обычно используются четыре тензодатчика, образующие измерительный мост. Эти датчики прикреплены к диафрагме, которая подвергается давлению измеряемой среды. Это также деформирует датчики и изменяет их сопротивление.

Выходное напряжение моста затем пропорционально давлению, действующему на диафрагму. Тензометрические датчики могут быть изготовлены по технологии тонкой или толстой пленки. Преимуществами являются ударопрочность и вибрация, но недостатком является чувствительность и точность измерения в зависимости от того, как тензодатчик установлен на диафрагме и качество их крепления.

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.

Отклонение диафрагмы вызывает сжатие и растяжение прикрепленных к нему тензодатчиков. Принцип действия пьезорезисторов аналогичен - удлинение или сжатие измерительного элемента влияет на его сопротивление. Поскольку они сделаны из полупроводников, причиной этого является прежде всего уменьшение или увеличение удельного сопротивления. В таких материалах, как кремний, это изменение в несколько сотен раз больше, чем изменение длины и поперечного сечения.

Таким образом, пьезорезисторы могут использоваться для измерения очень малых давлений. С другой стороны, они требуют температурной компенсации, и их можно легко повредить при контакте с измеряемой средой. Поэтому в их конструкции используются специальные решения.

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

Пьезорезистивные датчики реализуются как микроструктура в измерительной системе моста, интегрированной с кремниевой мембраной. Последний находится в герметичном корпусе. Все помещается в другой корпус, например из нержавеющей стали, со стороны измеряемой среды, закрытой второй диафрагмой. Свободное пространство между датчиком и внешней мембраной заполнено манометрической жидкостью.

Обычно это синтетическое масло. При такой конструкции контакт со средой измеряется только с помощью внешней диафрагмы, которая посредством косвенного воздействия через масло оказывает давление на сенсорную диафрагму. Поскольку манометрическая жидкость характеризуется определенным тепловым расширением, при определенных условиях она может фальсифицировать результаты измерений. Это предотвращается путем минимизации свободного пространства между мембранами.

. (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:

Свободное пространство между пьезорезистивным датчиком и внешней мембраной заполнено манометрической жидкостью. В емкостных датчиках измерительная диафрагма покрыта проводящим слоем или в виде металлической пластины, которая является одной из прокладок конденсатора. Когда он изгибается под приложенным давлением, расстояние между ним и неподвижным электродом уменьшается.

Емкостные датчики характеризуются высокой чувствительностью, поэтому они используются для измерения малых давлений. Другие преимущества включают высокую несущую способность и долговременную устойчивость по сравнению с тензодатчиками и пьезорезисторами.

Угол конусности,

Потери напора на трение по длине определяют по формуле

, (112)

В пьезоэлектрических датчиках электрические заряды наносятся на поверхность измерительного элемента из кварца. Объем использования таких датчиков, к сожалению, ограничен. Они более устойчивы к температуре, вибрации и ударам, чем другие типы датчиков. Выбирая датчик давления, вы можете сравнить многие параметры и проектные решения различных моделей приборов с требованиями вашего приложения.

Атмосферное давление также зависит от погодных условий. Дифференциальное давление, в свою очередь, является мерой разницы между двумя давлениями, подаваемыми на входы преобразователя. Если одна сторона прибора подключена к вакуумной камере, можно измерить абсолютное давление.

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).

В случае электронных преобразователей вы можете выбирать между аналоговым выходом и интеллектуальными датчиками с цифровым выходом. Преимуществом последнего является первоначальная обработка результатов измерений в передатчике. Затем необходимые вычисления производятся в микроконтроллере - например, для компенсации влияния температуры. Кроме того, эти преобразователи обычно оснащены промышленными коммуникационными интерфейсами. Следующий параметр - диапазон измерения. Он определяет минимальные и максимальные значения давления, которые могут быть измерены с помощью прибора с определенной точностью.

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.

В определенной степени, так называемый. Допустимая перегрузка, ошибка измерения будет больше, но датчик будет работать нормально. После превышения так называемого. Повреждение прибора может быть непоправимо повреждено. Нецелесообразно использовать преобразователи, которые слишком велики для целей измерения, поскольку точность измерения и изменение выходного сигнала датчика будут небольшими. В то же время диапазон измерения не должен быть слишком узким, иначе устройство может легко сломаться.

Под влиянием температурных изменений также могут изменяться свойства материалов, из которых изготовлены конструктивные элементы измерительных приборов. Например, пластиковые детали и уплотнения из-за длительного воздействия высоких или низких температур изнашиваются быстрее и теряют устойчивость.

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.

Местные сопротивления вызываются фасонными частями, арматурой, другим оборудованием трубопроводных сетей, которые изменяют величину или направление скорости движения жидкости на отдельных участках, что всегда связано с появлением дополнительных потерь напора.

Потери напора на местных сопротивлениях определяются по формуле Вейсбаха

где – коэффициент местного сопротивления, который зависит от вида сопротивления и определяется опытным путем.

Основные виды местных потерь напора можно условно разделить на следующие группы:

потери, связанные с изменением живого сечения потока (резкое или постепенное расширение и сужение потока);
потери, вызванные изменением направления потока, его поворотом (поворот трубы);
потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа (вентили, краны, клапаны, сетки);
потери, возникшие вследствие отделения одной части потока от другой или слияния двух потоков (тройники, крестовины и т.д.).

Рассмотрим некоторые виды местных сопротивлений.

Резкое расширение трубопровода.

Как показывают наблюдения, поток, выходящий из узкой трубы, отрывается от стенок и дальше движется в виде струи, отделенной от остальной жидкости поверхностью раздела (см. рис. 4.14). На поверхности раздела возникают вихри, которые отрываются и переносятся далее транзитным потоком. Между транзитным потоком и водоворотной зоной происходит массообмен, но он незначителен. Струя постепенно расширяется и на некотором расстоянии от начала расширения заполняет все сечение трубы. Вследствие отрыва потока и связанного с этим вихреобразования на участке трубы между сечениями 1-1 и 2-2 наблюдаются значительные потери напора.

Рис. 4.14. Резкое расширение трубопровода

Если принять ряд допущений, то теоретически можно доказать, что потери напора при резком расширении

– формула Борда ,

где и – средние скорости в трубе до расширения и после. Эту формулу можно привести к другому виду:

Если принять

коэффициент местного сопротивления при резком расширении, то формула Борда принимает следующий вид:

Постепенное расширение.

Рис. 4.15. Постепенное расширение трубопровода

Если расширение происходит постепенно (см. рис. 4.15), то потери напора значительно уменьшаются. При течении жидкости в диффузоре скорость потока постепенно уменьшается, уменьшается кинетическая энергия частиц, но увеличивается градиент давления. При некоторых значениях угла расширения α частицы у стенки не могут преодолеть увеличивающееся давление и останавливаются. При дальнейшем увеличении угла частицы жидкости могут двигаться против основного потока, как при резком расширении. Происходит отрыв основного потока от стенок и вихреобразование. Интенсивность этих явлений возрастает с увеличением угла α и степенью расширения .

Потерю напора в диффузоре можно условно рассматривать как сумму потерь на трение и расширение. При небольших углах α возрастают потери по длине, а сопротивление на расширение становится минимальным. При больших углах α наоборот возрастает сопротивление на расширение. Коэффициент сопротивления диффузора можно определить по следующей формуле

где k – коэффициент смягчения, который зависит от угла α, и его значения приводятся в справочниках

Внезапное сужение.

При внезапном сужении потока (см. рис. 4.16) также образуются водоворотные зоны в результате отрыва от стенок основного потока, но они значительно меньше, чем при резком расширении трубы, поэтому и потери напора значительно меньше. Коэффициент местного сопротивления на внезапное сужение потока можно определить по формуле

Рис. 4.16. Внезапное сужение трубопровода

В случае присоединения трубы к резервуару можно принять =, тогда .

Постепенное сужение (конфузор).

Величина сопротивления конфузора будет зависеть от угла конусности конфузора θ. Коэффициент сопротивления можно определить по формуле

где , приводится в справочниках.

Поворот трубы (колено).

В результате искривления потока на вогнутой стороне внутренней поверхности трубы давление больше, чем на выпуклой. В связи с этим жидкость движется с различной скоростью, что способствует отрыву от стенок пограничного слоя и потерям напора (см. рис. 4.17). Величина коэффициента местного сопротивления зависит от угла поворота θ, радиуса поворота R , формы поперечного сечения и приводится в справочниках. Для круглого сечения трубы при θ = 90º. коэффициент сопротивления можно определить по формуле

Рис. 4.17. Плавный поворот трубопровода

Другие виды местных сопротивлений.

Коэффициенты местных сопротивлений для большинства сопротивлений приводятся в справочниках, их величина зависит от конструкции. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться следующими коэффициентами местного сопротивления:

задвижка при полном открытии – 0,15;
вход в трубу при острых кромках – 0,5;
вентиль с косым затвором при полном открытии (рис. 4.18) – 3;
симметричный тройник – 1,5.