Сужение русла

Внезапное сужение русла (трубы) (рис. 75) вызывает обычно меньшую потерю энергии, нежели внезапное расширение с таким же соотношением площадей. В этом случае потеря обус­ловлена, во-первых, трением при входе в узкую трубу и, во-вторых, потерями на вихреобразования. Последние вызываются тем, что поток не обтекает входной угол, а срывается с него и сужается; кольцевое же пространство вокруг суженной части потока запол­няется малоподвижной завихренной жидкостью.

В процессе дальнейшего расширения потока происходит потеря напора, определяемая теоремой о внезапном расширении трубы. Следовательно, полная потеря напора равна

где z₀ — коэффициент сопротивления, обусловленный трением по­тока при входе в узкую трубу;

u _x — скорость в суженном месте.

Коэффициент сопротивления внезапного сужения зависит от степени сужения и может быть определен по следующей полуэмпирической формуле, предложенной И. Е. Идельчиком:

Из формулы следует, что при выходе трубы из резервуара достаточно больших размеров и при отсутствии закругления входного угла, коэффициент сопротивления равен:

Закруглением входного угла (входной кромки) можно значительно уменьшить по­терю напора при входе в трубу.

Постепенное сужение трубы, т. е. коническая сходящаяся труба, называется конфузором (рис. 76). Течение жидкости в конфузоре сопровождается увеличением скорости и падением давления; жидкость движется от большего давления к меньшему, поэтому причин к воз­никновению вихреобразований и срывов потока (как это имеется в диффузоре) здесь нет. В конфузоре имеются лишь потери на трение. В связи с этим сопротивление конфузора всегда меньше, чем сопротивление такого же диффузора.

Потерю напора на трение в конфузоре:

где п— степень сужения.

Небольшие вихреобразования и отрыв потока от стенки с одно­временным сжатием потока возникает лишь на выходе из конфу­зора в месте соединения конической трубы с цилиндрической. Для ликвидации этих вихреобразований и связанных с ними потерь ре­комендуется коническую часть плавно сопрягать с цилиндриче­ской или коническую часть заменять криволинейной, плавно пере­ходящей в цилиндрическую (рис. 77). При этом можно иметь весь­ма значительную степень сужения при небольшой длине вдоль оси и при весьма небольших потерях.

Коэффициент сопротивления такого плавного сужения, называе­мого соплом, меняется примерно в пределах z=0,03—0,10, в зави­симости от степени сужения, плавности и числа Re (большим чис­лам Re соответствуют малые значения z и наоборот).

Дата добавления: 2015-07-10