Vietinės hidraulinės varžos – tai vamzdynų (kanalų) atkarpos, kuriose skysčio srautas deformuojasi dėl ruožo dydžio, formos ar judėjimo krypties pasikeitimų. Paprasčiausius vietinius pasipriešinimus galima grubiai suskirstyti į išsiplėtimus, susitraukimus, kurie gali būti lygūs ir staigūs, ir posūkius, kurie taip pat gali būti lygūs ir staigūs.
Tačiau dauguma vietinių pasipriešinimų yra nurodytų atvejų deriniai, nes srauto posūkis gali lemti jo pjūvio pasikeitimą, o srauto išsiplėtimas (susiaurėjimas) - nukrypimą nuo tiesiojo skysčio judėjimo (žr. 3.21 pav. b). Be to, įvairios hidraulinės jungiamosios detalės (čiaupai, vožtuvai, vožtuvai ir kt.) beveik visada yra paprasčiausių vietinių varžų derinys. Vietinės varžos taip pat apima vamzdynų dalis su skysčių srautų atskyrimu arba sujungimu.
Reikėtų nepamiršti, kad vietinės hidraulinės varžos turi didelę įtaką hidraulinių sistemų veikimui su turbulentiniais skysčio srautais. Hidraulinėse sistemose su laminariniu srautu dažniausiai šie slėgio nuostoliai yra maži, palyginti su trinties nuostoliais vamzdžiuose. Šiame skyriuje bus nagrinėjamos vietinės hidraulinės varžos esant turbulentiniam srautui.
Galvos nuostoliai vietinėse hidraulinėse varžose vadinami vietiniai nuostoliai.
Nepaisant vietinio pasipriešinimo įvairovės, daugumoje jų galvos nuostoliai atsiranda dėl šių priežasčių:
Srautinių linijų kreivumas;
Greičio dydžio pokytis dėl gyvenamųjų sekcijų sumažėjimo arba padidėjimo;
Tranzitinių čiurkšlių atskyrimas nuo paviršiaus, sūkurių susidarymas.
Nepaisant vietinių varžų įvairovės, daugumoje jų dėl judėjimo greičio pasikeitimo atsiranda sūkuriai, kurie savo sukimuisi naudoja skysčio srauto energiją (žr. 3.21 pav. b). Taigi pagrindinė hidraulinės galvutės nuostolių priežastis daugumoje vietinių varžų yra sūkurių susidarymas. Praktika rodo, kad šie nuostoliai yra proporcingi skysčio greičio kvadratui, todėl jiems nustatyti naudojama Weisbacho formulė.
Skaičiuojant galvos nuostolius pagal Weisbach formulę, didžiausias sunkumas yra vietinio pasipriešinimo bedimensio koeficiento nustatymas. Dėl vietinėse hidraulinėse varžose vykstančių procesų sudėtingumo teoriškai galima rasti tik atskirais atvejais, todėl dauguma šio koeficiento verčių buvo gautos eksperimentinių tyrimų metu. Panagrinėkime dažniausiai pasitaikančių vietinių varžų koeficiento nustatymo būdus esant turbulentinio srauto režimui.
Dėl staigaus srauto išsiplėtimo (žr. 3.21 pav., b) yra teoriškai gauta Bordos formulė koeficientui, kuris vienareikšmiškai nustatomas pagal plotų santykį prieš plėtimąsi (S 1) ir po jo (S 2):
Reikėtų atkreipti dėmesį į ypatingą atvejį, kai skystis iš vamzdžio išteka į baką, t.y. kai srauto vamzdyje skerspjūvio plotas S 1 daug mažiau nei bake S 2. Tada iš formulės (3.35) išeina, kad vamzdžio išėjimui į baką = 1. Norint įvertinti slėgio nuostolių koeficientą staigaus susiaurėjimo metu, empirinė formulė, kurią pasiūlė I.E. Idelchik, kuriame taip pat atsižvelgiama į plotų santykį prieš plėtrą (S 1) ir po jo (S 2):
. (3.36)
Dėl staigaus srauto susiaurėjimo taip pat būtina atkreipti dėmesį į ypatingą atvejį, kai skystis iš rezervuaro išteka per vamzdį, t. y. kai srauto vamzdyje skerspjūvio plotas S 2 daug mažiau nei bake S 1 . Tada iš (3.36) išplaukia, kad vamzdžio įėjimas į baką = 0,5.
Hidraulinėse sistemose sklandus srauto išsiplėtimas yra gana įprastas (3.21 pav., v) ir sklandus srauto susiaurėjimas (3.21 pav., G). Besiplečiantis kanalas hidraulikoje dažniausiai vadinamas difuzoriumi, o siaurėjantis – maišytuvu. Be to, jei painintojas pagamintas su sklandžiais perėjimais atkarpose 1 "-1 "ir 2 "-2 ", tada jis vadinamas antgaliu. Šios vietinės hidraulinės varžos gali turėti (ypač esant mažais kampais α) pakankamai ilgą ilgį l... Todėl, be nuostolių dėl sūkurio susidarymo, kurį sukelia srauto geometrijos pasikeitimas, šiose vietinėse varžose atsižvelgiama į galvos nuostolius dėl trinties išilgai.
Sklandaus išsiplėtimo ir sklandaus susitraukimo koeficientų reikšmės randamos įvedus pataisos koeficientus formulėse (3.35) ir (3.36): ir.
Koregavimo faktoriai k p ir k c turi skaitines reikšmes, mažesnes nei viena, priklauso nuo kampų α, taip pat nuo perėjimų sklandumo sekcijose ir 1 "-1 “ ir 2 "-2 ". Jų reikšmės pateiktos žinynuose.
Srovių kreivės taip pat yra labai dažnos vietinės varžos. Jie gali būti staigiai pasukus vamzdį (3.21 pav., d) arba su sklandžiu posūkiu (3.21 pav., e).
Staigus vamzdžio (arba alkūnės) posūkis sukelia didelį sūkurį ir dėl to smarkiai prarandama galva. Kelio pasipriešinimo koeficientas visų pirma nustatomas pagal sukimosi kampą δ ir gali būti pasirinktas iš žinyno.
Sklandus vamzdžio posūkis (arba lenkimas) žymiai sumažina sūkurių susidarymą ir, atitinkamai, galvos praradimą. Tam tikro pasipriešinimo koeficientas priklauso ne tik nuo vairo kampo δ, bet ir nuo santykinio posūkio spindulio R / d. Koeficientui nustatyti yra įvairių empirinių priklausomybių, pavyzdžiui, (3.37) arba yra informacinėje literatūroje.
Kitų vietinių pasipriešinimų, su kuriais susiduriama hidraulinėse sistemose, nuostolių faktorius taip pat galima nustatyti vadove.
Reikėtų nepamiršti, kad dvi ar daugiau viename vamzdyje sumontuotų hidraulinių varžų gali turėti įtakos, jei atstumas tarp jų yra mažesnis 40d(d - vamzdžio skersmuo).
Vietines varžas sukelia jungiamosios detalės, jungiamosios detalės, kita vamzdynų tinklų įranga, kuri keičia skysčių judėjimo greičio dydį arba kryptį atskirose atkarpose, kas visada yra susijusi su papildomų slėgio nuostolių atsiradimu.
Vietinių varžų galvos nuostoliai nustatomi pagal Weisbach formulę
kur yra vietinės varžos koeficientas, kuris priklauso nuo pasipriešinimo tipo ir nustatomas empiriškai.
Pagrindinius vietinio slėgio nuostolių tipus galima sąlygiškai suskirstyti į šias grupes:
- nuostoliai, susiję su laisvo srauto srities pasikeitimu (staigus ar laipsniškas srauto išsiplėtimas ir susitraukimas);
- nuostoliai, atsiradę dėl tėkmės krypties pasikeitimo, jo posūkio (vamzdžio posūkio);
- nuostoliai, susiję su skysčio tekėjimu per įvairių tipų jungiamąsias detales (vožtuvus, čiaupus, vožtuvus, tinklelius);
- nuostoliai, atsirandantys atskyrus vieną upelio dalį nuo kitos arba sujungus du upelius (trišakiai, kryžiai ir kt.).
Panagrinėkime kai kurias vietinio pasipriešinimo rūšis.
Drastiškas dujotiekio išplėtimas.
Stebėjimai rodo, kad srautas, išeinantis iš siauro vamzdžio, atsiskiria nuo sienelių ir toliau juda čiurkšlės pavidalu, atskirta nuo likusio skysčio sąsaja (žr. 4.14 pav.). Sąsajoje atsiranda sūkuriai, kurie atsiskiria ir pernešami toliau tranzito srauto. Masės perkėlimas vyksta tarp tranzito srauto ir sūkurinės zonos, tačiau jis yra nereikšmingas. Purkštukas palaipsniui plečiasi ir tam tikru atstumu nuo išsiplėtimo pradžios užpildo visą vamzdžio dalį. Dėl srauto atskyrimo ir su tuo susijusio sūkurio susidarymo vamzdžio atkarpoje tarp 1-1 ir 2-2 sekcijų pastebimi dideli slėgio nuostoliai.
Ryžiai. 4.14. Drastiškas dujotiekio išplėtimas
Jei sutiksime su daugybe prielaidų, tai teoriškai tai galima įrodyti galvos praradimas dėl staigaus išsiplėtimo
– Bordos formulė
,
kur ir yra vidutiniai greičiai vamzdyje prieš ir po išsiplėtimo. Ši formulė gali būti sumažinta iki kitokios formos:
.
Jei priimsite
vietinio pasipriešinimo koeficientas su staigiu išsiplėtimu, tada Bordos formulė yra tokia:
Laipsniškas plėtimasis.
Ryžiai. 4.15. Laipsniškas dujotiekio išplėtimas
Jei plėtimasis vyksta palaipsniui (žr. 4.15 pav.), tada slėgio nuostoliai žymiai sumažėja. Skysčiui tekant difuzoriumi, srautas palaipsniui mažėja, dalelių kinetinė energija mažėja, tačiau slėgio gradientas didėja. Esant kai kurioms plėtimosi kampo α vertėms, dalelės prie sienos negali įveikti didėjančio slėgio ir sustoti. Toliau padidėjus kampui, skysčio dalelės gali judėti prieš pagrindinę srovę, kaip staigiai plečiantis. Pagrindinis srautas yra atskirtas nuo sienų ir susidaro sūkurys. Šių reiškinių intensyvumas didėja didėjant kampui α ir plėtimosi laipsniui.
Difuzoriaus galvos nuostoliai paprastai gali būti laikomi trinties ir plėtimosi nuostolių suma. Mažais kampais α nuostoliai išilgai didėja, o atsparumas plėtimuisi tampa minimalus. Dideliais kampais α priešingai – didėja atsparumas plėtrai. Difuzoriaus varžos koeficientą galima nustatyti pagal šią formulę
|
|
,kur k- minkštinimo koeficientas, kuris priklauso nuo kampo α, o jo vertės pateiktos žinynuose
Staigus susiaurėjimas.
Staigiai susiaurėjus srautui (žr. 4.16 pav.), sūkuriai taip pat susidaro dėl atsiskyrimo nuo pagrindinio srauto sienelių, tačiau jie yra daug mažesni nei staigiai išsiplėtus vamzdžiui, todėl galvos nuostoliai. yra daug mažiau. Vietinio pasipriešinimo koeficientą staigiam srauto susiaurėjimui galima nustatyti pagal formulę
Ryžiai. 4.16. Staigus dujotiekio susiaurėjimas
Jei prijungiate vamzdį prie rezervuaro, galite paimti =, tada.
Laipsniškas susiaurėjimas (painiojantis).
Konuserio pasipriešinimo vertė priklausys nuo maišytuvo kūgio kampo θ. Atsparumo koeficientą galima nustatyti pagal formulę
,
kur yra pateikta žinynuose.
Vamzdžio pasukimas (alkūnė).
Dėl srauto kreivumo vamzdžio vidinio paviršiaus įgaubtoje pusėje slėgis yra didesnis nei išgaubtoje. Šiuo atžvilgiu skystis juda skirtingu greičiu, o tai prisideda prie atsiskyrimo nuo ribinio sluoksnio sienelių ir galvos nuostolių (žr. 4.17 pav.). Vietinės varžos koeficiento reikšmė priklauso nuo sukimosi kampo θ, sukimosi spindulio R, skerspjūvio forma ir yra pateikta žinynuose. Apvaliam vamzdžio atkarpai ties θ = 90º. pasipriešinimo koeficientą galima nustatyti pagal formulę
Ryžiai. 4.17. Sklandus dujotiekio posūkis
|
|
.Kiti vietinio pasipriešinimo tipai.
Daugumos varžų vietinių varžų koeficientai pateikti žinynuose, jų reikšmė priklauso nuo konstrukcijos. Norėdami atlikti apytikslius skaičiavimus, galite naudoti šiuos vietinius pasipriešinimo koeficientus:
- vartų vožtuvas visiškai atsidarius - 0,15;
- įėjimas į vamzdį aštriais kraštais - 0,5;
- sklendė su įstriža sklende iki galo (4.18 pav.) - 3;
- simetriškas trišakis - 1,5.
Hidraulinis pasipriešinimas vamzdynuose
Hidraulinio pasipriešinimo skaičiavimas yra vienas iš svarbiausių hidrodinamikos klausimų, būtina nustatyti slėgio nuostolius, energijos sąnaudas jiems kompensuoti ir pasirinkti traukos stiprintuvą.
Vamzdynų slėgio nuostoliai atsiranda dėl pasipriešinimo trintis ir vietinis pasipriešinimai. Jie įtraukti į Bernulio lygtį tikriems skysčiams.
a) Atsparumas trinčiai egzistuoja, kai juda tikras skystis per visą ilgį vamzdynas ir priklauso nuo skysčio srauto režimo.
b) Vietinis pasipriešinimas atsirasti su bet kokiais pakeitimais srauto greitis pagal dydį ir kryptį(vamzdžių įvadas ir išėjimas, posūkiai, alkūnės, trišakiai, jungiamosios detalės, pratęsimai, susitraukimai).
Trinties praradimas
1) Laminarinis režimas.
Laminariniu režimu jį galima teoriškai apskaičiuoti naudojant Puazio lygtį:
;
Pagal Bernulio lygtį horizontaliam pastovaus skerspjūvio dujotiekiui, dėl trinties prarastas slėgis:
;
;
;
Pakeitę reikšmę į Puazio lygtį ir pakeitę, gauname:
;
;
;
Taigi laminariniam judėjimui tiesiu apvaliu vamzdžiu:
;
Vertė vadinamas hidraulinės trinties koeficientu.
Darcy-Weisbach lygtis:
;
Šią lygtį galima gauti ir kitu būdu – naudojant panašumo teoriją.
Yra žinoma, kad
;
Rasta laminariniam srautui:.
;
;
Darcy-Weisbach lygtis:
;
Nustatykite slėgio nuostolius: .
Darcy-Weisbach lygtis:
Pakeitę laminarinio režimo reikšmę, gauname:
;
Taigi laminariniam režimui:
Hageno-Puazio lygtis:
;
Ši lygtis galioja ir yra ypač svarbi tiriant skysčio tekėjimą mažo skersmens vamzdžiuose, taip pat kapiliaruose ir porose
Taigi, esant pastoviam laminariniam judėjimui:
Neapvaliam skyriui: 
, kur priklauso nuo sekcijos formos:
;
Išraiška vadinama pasipriešinimo koeficientu.
Taigi:
;
;
2) Turbulentinis režimas.
Turbulentiniam režimui taip pat galioja Darcy-Weisbach lygtis:
;
Tačiau šiuo atveju trinties koeficientas negali būti teoriškai nustatytas dėl turbulentinio srauto struktūros sudėtingumo. Apibendrinant eksperimentinius duomenis, naudojant panašumo teorijos metodus, gaunamos skaičiuojamos nustatymo lygtys.
a) Lygūs vamzdžiai.
;
;
;
Todėl turbulentinis srautas lygiuose vamzdžiuose:
Blasiaus formulė:
b) Grubus vamzdžiai.
Šiurkštiems vamzdžiams trinties koeficientas priklauso ne tik nuo, bet ir nuo sienų šiurkštumo.
Šiurkščių vamzdžių charakteristika yra santykinis šiurkštumas: vamzdžio sienelių išsikišimų (nelygumų) vidutinio aukščio (absoliutus šiurkštumas) ir lygiaverčio vamzdžio skersmens santykis:
Pavyzdys apytikslės absoliutaus šiurkštumo reikšmės:
Nauji plieniniai vamzdžiai 
;
· Plieniniai vamzdžiai su nežymia korozija;
· Stikliniai vamzdžiai;
· Betoniniai vamzdžiai;
Šiurkštumo įtaka vertei nustatoma pagal absoliutaus šiurkštumo ir laminarinio posluoksnio storio santykį.
1. Kai skystis sklandžiai teka aplink iškyšas, šiurkštumo poveikio galima nepaisyti, o vamzdžiai laikomi hidrauliškai sklandžiai(sąlygiškai) - lygi trinties zona.
2. Didėjant, vertė mažėja, o trinties nuostoliai didėja dėl sūkurių susidarymo šalia šiurkštumo iškyšų - mišri trinties zona.
3. Esant didelėms reikšmėms, jis nustoja priklausyti ir yra nulemtas tik sienų šiurkštumo, t.y. į save panašus režimas - į save panaši sritis.
Reikėtų pažymėti, kad nuo tada vamzdis gali būti šiurkštus esant vienu srautui, o hidrauliškai lygus kitam.
Apytiksliai tam tikram vamzdžiui:
;
Nelygiems vamzdžiams, kurie juda turbulentiškai, taikoma ši lygtis:
;
Lygios trinties sričiai- arba pagal Blasiaus lygtį, arba pagal lygtį:
;
;
Padalinę iš 1,8, galite gauti Filonenko formulę.
Filonenko formulė:
;
Save panašiai sričiai:
;
Praktiškai apskaičiavimas atliekamas pagal nomogramas. Trinties koeficiento priklausomybė nuo kriterijaus ir šiurkštumo laipsnio – 1.5 pav., Pavlov, Romankov.
Su neišoterminiu srautu skysčio klampumas kinta per vamzdžio skerspjūvį, greičio profilis ir kinta.
Nustatymo lygtyse (išskyrus į save panašią sritį) įvedami specialūs pataisos koeficientai (Pavlovas, Romankovas)
Slėgio praradimas vietiniam pasipriešinimui
Esant įvairioms vietinėms varžoms, greitis matuojamas:
a) pagal reikšmę =>
b) kryptimi =>
c) pagal dydį ir kryptį =>
Be nuostolių, susijusių su trintimi, atsiranda papildomų galvos nuostolių (sūkurių susidarymas veikiant inercinėms jėgoms (keičiant kryptį), sūkurių susidarymas dėl atvirkštinių skysčių srovių ir kt. (su staigiu išsiplėtimu)).
Vietinių varžų slėgio nuostoliai išreiškiami greičio viršūne. Galvos praradimo tam tikroje vietinėje varžoje santykis su greičio galvute jame vadinamas vietinio pasipriešinimo koeficientu:
Visoms vietinėms vamzdžių varžoms:
(apibendrinant, kai yra tiesių atkarpų, kurių ilgis ne mažesnis kaip 5 d)
Koeficientai pateikiami lentelėse, pavyzdžiui:
· Įėjimas į vamzdį;
Išeikite iš vamzdžio
· Sklendė į =>;
Maišytuvas, =>
Vožtuvas =>
Vožtuvas =>
Visiškas galvos praradimas
Kiekis išreiškiamas skysčio kolonėlės metrais ir nepriklauso nuo skysčio tipo ir slėgio nuostolių vertės priklauso dėl skysčio tankio.
Aparato hidrauliniai skaičiavimai iš esmės nesiskiria nuo vamzdynų skaičiavimų.
Dujotiekio skersmens apskaičiavimas
Vamzdynų sąnaudos sudaro didelę kapitalo investicijų ir didelių veiklos sąnaudų dalį. Atitinkamai labai svarbu teisingai pasirinkti dujotiekio skersmenį.
Skersmens dydis nustatomas pagal skysčio greitį. Jei pasirenkamas didelis greitis, dujotiekio skersmuo sumažinamas, o tai suteikia:
Sumažinti metalo suvartojimą;
Sumažinti gamybos, montavimo ir remonto išlaidas.
Tačiau tai taip pat padidina slėgio kritimą, reikalingą skysčiui perkelti. Tai brangu skysčiui perkelti.
Optimalus skersmuo turėtų numatyti minimumą veiklos sąnaudos... (energijos, nusidėvėjimo ir remonto sąnaudų suma).
Metinės veiklos sąnaudos => M (rub / per metus) = A + E;
A - nusidėvėjimas (kaina/metai) ir remonto išlaidos;
E yra energijos kaina.
Atsižvelgiant į technines ir ekonomines aplinkybes, rekomenduojami šie važiavimo greičio apribojimai:
Lašinami skysčiai:
Pagal gravitaciją = 0,2 - 1 m / s
Siurbiant = 2 - 3 m / s
Dujos:
Natūrali trauka = 2 - 4 m/s
Esant žemam slėgiui (ventiliatorius) = 4 - 15 m/s
Esant aukštam slėgiui (kompresorius) = 15 - 25 m / s
Poros:
Sotieji vandens garai = 20 - 30 m/s
Perkaitinti vandens garai = 30 - 50 m/s.
Paprastai slėgio nuostoliai turi būti ne didesni kaip 5-15% išleidimo slėgio.
Optimalus dujotiekio skersmuo turi atitikti GOST. GOST apibrėžia sąvoką vardinis skersmuoDy... Tai yra vardinis vidinis dujotiekio skersmuo. Pagal šį skersmenį parenkamos ir jungiamosios dalys - flanšai, trišakiai, kamščiai ir kt., taip pat jungiamosios detalės: čiaupai, vožtuvai, sklendės ir kt.
Kiekvienas vardinis skersmuo atitinka tam tikrą išorinį skersmenį, o sienelės storis gali būti skirtingas. Pavyzdžiui (mm) (gali būti nukrypimų nuo šios lentelės).
Dujotiekio medžiaga
Naudojamos įvairios medžiagos, kurios siejamos su skirtinga aplinkos temperatūra ir agresyvumu.
Dažniausiai naudojami plieniniai vamzdžiai:
Ketaus vamzdžiai iki 300 0 С
Taip pat naudojami ir kiti metaliniai vamzdžiai => varis, aliuminis, švinas, titanas ir tt Ir nemetaliniai => polietilenas, fluoroplastikas, keramika, asbestcementas, stiklas ir kt.
Vamzdynų sujungimo būdai
a) Fiksuotas – suvirintas
b) Nuimamas
Flanšinis
Srieginis
Lizdas (naudojamas ketaus, betono ir keraminiams vamzdžiams)
Vamzdynų jungiamosios detalės
1. Garų gaudyklės.
Garo ir dujų komunikacijose dėl aušinimo visada gali susidaryti vandens, dervos ar kito dujose esančio skysčio kondensacija garų pavidalu. Kondensato kaupimasis yra labai pavojingas, nes vamzdžiais juda dideliu greičiu ( 
), didelės inercijos skystas šliužas sukels stipriausią hidrauliniai smūgiai... Jie atpalaiduoja vamzdžius ir gali sugriūti.
Todėl dujotiekiai įrengiami su nedideliu nuolydžiu, o žemiausioje vietoje – kondensato nuvedimo vamzdis.
Hidraulinė sklendė. Vakuuminėms linijoms =>
per barometrinį vamzdelį.
Esant aukštam slėgiui, naudojamos specialios konstrukcijos garų gaudyklės (aptarta toliau).
2. Vožtuvai.
1 - dėklas;
3 - vožtuvas;
4 - velenas;
5 - sandarinimo dėžė.
Vožtuvas prigludęs prie lizdo ir sandariai blokuoja terpės judėjimą.
Suklis turi srieginę dalį ir yra sujungtas su smagračiu. Sandarumą užtikrina alyvos sandariklis.
Vožtuvai yra uždarymo ir valdymo vožtuvai, t.y. leidžia sklandžiai reguliuoti srautą.
3. Kranai.
Korpuse sukasi įžemintas kūginis arba rutulinis kamštis su kiauryme. Kranai daugiausia naudojami kaip uždarymo vožtuvai. Sunku reguliuoti suvartojimą.
4. Vartų vožtuvai.
Šibernaja
Yra plokštuminiai lygiagrečiai ir pleištiniai vožtuvai. Vartai perkeliami su velenu statmenai dujotiekio ašiai ir persidengia.
Šie vožtuvai yra uždarymo ir valdymo vožtuvai. Automatizavimo tikslais pavara gali būti pneumatinė, elektrinė, hidraulinė ir kt.
5. Taip pat yra saugos ir apsauginės detalės(apsauginiai ir atbuliniai vožtuvai), valdymo jungiamosios detalės(lygio indikatoriai, bandomieji kranai ir kt.)
Visos detalės yra indeksuojamos:
pavyzdžiui: 15 kh 2br.
15 => vožtuvas; kch => kaliojo ketaus (kūno medžiaga); 2 => modelio numeris pagal katalogą; br => bronzinis sandarinimo paviršius.
Jungiamosios detalės parenkamos priklausomai nuo slėgio vamzdyne.
Išskirti:
1) Darbinis slėgis- didžiausias viršslėgis, kuriam esant vožtuvas veikia ilgą laiką terpės darbinėje temperatūroje.
2) Nominalus slėgis- didžiausias slėgis (g), kurį sukuria aplinka esant 20 0 С.
Yra keletas sąlyginių slėgių, pagal kuriuos gaminamos jungiamosios detalės:
P y = 1; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 64; 100; 160; 200; 250; 320; 400 ... atm.
P y pasirinkimas atliekamas pagal lenteles, priklausomai nuo plieno rūšies, aukščiausios terpės temperatūros ir darbinio slėgio.
Pavyzdys: Plienas Х12H10T
t vidutinė = 400 0 С P darbas = 20 atm: P y = 25 atm
P vergas = 80 atm: P y = 100 atm
t vidutinė = 660 0 С P darbas = 20 atm: P y = 64 atm
P vergas = 80 atm: P y = 250 atm
Vietinės hidraulinės varžos nustatymas
Vietinių varžų galvos praradimas nustatomas pagal Weisbach formulę:, (39)
· kur x - bematis koeficientas, priklauso nuo vietinės varžos tipo ir konstrukcijos, vidinio paviršiaus būklės ir Re.
· J - skysčio judėjimo greitis vamzdyne, kur nustatoma vietinė varža.
Jei tarp skyrių 1-1 ir 2-2 srautas turi daug vietinių varžų ir atstumas tarp jų yra didesnis nei jų tarpusavio įtakos ilgis (6 d ), tada vietiniai galvos nuostoliai sumuojami. Daugeliu atvejų tai manoma sprendžiant problemas.
.
· Mūsų užduotyje vietiniai slėgio nuostoliai yra vienodi:
е h m= h vidaus . + h in + 2h pov . + h out = (x vidaus teismas . + x in + 2x pov . + x out )× Q 2 / (w 2 × 2g);
е h m= е x × Q 2 / (w 2 × 2g); kur å x = x vidinis . + x in + 2x pov . + x out
· Mūsų užduotyje bendri galvos nuostoliai yra:
h 1-2 =(l × l / d + åx) × Q 2 / (w 2 × 2g.
Su išvystytu turbulentiniu judėjimu vietiniame pasipriešinime ( Re> 10 4) vyksta turbulentinis savęs panašumas - slėgio nuostoliai yra proporcingi greičiui antrajai galiai, o pasipriešinimo koeficientas nepriklauso nuo skaičiaus Re ( kvadratinė zona vietinėms varžoms). Kuriame x kv = konst ir yra nustatomas pagal pamatinius duomenis (6 priedas).
· Daugumoje praktinių problemų yra audringas savęs panašumas, o vietinio pasipriešinimo koeficientas yra pastovi reikšmė.
Laminariniu režimu x = x kv × j, kur j - skaičiaus funkcija Re (7 priedas).
Staigiai išsiplėtus dujotiekiui, staigaus išsiplėtimo koeficientas nustatomas taip:
x ext. bėrimas = (1-w 1 /w 2 ) 2 =(1 d. 1 2 / d 2 2) 2 (40)
· Kada w 2 >>w 1 , kuris atitinka skysčio išėjimą iš dujotiekio į rezervuarą, . x išeiti.=1.
Staigiai susiaurėjus dujotiekiui, staigaus susiaurėjimo koeficientas
x ext. siauras yra lygus:
, (41)
kur w 1 yra plačios (įleidimo) sekcijos plotas ir w 2 - siauros (išėjimo) sekcijos plotas.
· Kada w 1 >>w 2 , kuris atitinka skysčio patekimą iš rezervuaro į dujotiekį, x in.= 0,5 (su aštriu priekiniu kraštu).
Vožtuvo varžos koeficientas x v priklauso nuo čiaupo atidarymo laipsnio (6 priedas).
.
Mūsų problema – energijos tvermės dėsnis atrodo kaip:
Tai yra kiekio nustatymo projektinė lygtis R - stūmoklio kotą veikiančios jėgos.
4. Apskaičiuojame į (42) lygtį įtrauktus dydžius. Pradinius duomenis pakeičiame SI sistemoje.
Skerspjūvio plotas 1-1 w 1 = p × d 1 2/4 = 3,14 × 0,065 2/4 = 3,32 × 10 -3 m 2.
Dujotiekio skerspjūvio plotas w = p × d 2/4 = 3,14 × 0,03 2/4 = 0,71 × 10 -3 m 2.
Vietinės varžos koeficientų suma
å x = x vidinis . + x in + 2x pov . + x out = 0,39 + 5,5 + 2 × 1,32 + 1 = 9,53.
Staigus susiaurėjimo santykis
90° staigių posūkių santykis x pov.= 1,32 (6 priedas);
Atsparumo koeficientas išeinant iš vamzdžio x išeiti.= 1 (40 formulė);
Trinties koeficientas l
Nuo Reinoldso numerio Re> Re kr (2,65 × 10 5> 2300), tada pagal (38) formulę buvo apskaičiuotas trinties koeficientas.
Pagal sąlygą kinematinis klampos koeficientas pateikiamas centistokais (cSt). 1 cSt = 10 -6 m 2 / s.
Koriolio koeficientas a 1 1-1 skyriuje
Kadangi judėjimo režimas skyriuje 1-1 tada neramus a 1 =1.
Atsargų jėga
4.6.2. Skysčio srauto nustatymas
Dėmesio!
Kadangi sprendžiant 1 uždavinį buvo detaliai pateikti visi reikalingi paaiškinimai ir teoriniai Bernulio lygties taikymo pagrindai, šios problemos energijos tvermės dėsnis išvestas be detalių paaiškinimų.
1. Pasirinkite dvi dalis 1-1 ir 2-2 taip pat palyginimo plokštuma 0-0 ir užrašykite Bernulio lygtį bendra forma:
.
čia 1 p ir 2 p - absoliutus slėgis sekcijų svorio centruose; J 1 ir J 2 - vidutiniai greičiai ruožuose; z 1 ir z 2 - sekcijų svorio centrų aukščiai atskaitos plokštumos atžvilgiu 0-0; h 1-2 – Slėgio praradimas, kai skystis juda iš pirmos sekcijos į antrąją.
2. Nustatykite Bernulio lygties narius šiame uždavinyje.
Atkarpų svorio centrų aukščiai: z 1 = H ; z 2 =0.
Vidutinis greitis ruožuose: J 2 = Klausimas/p. 2 = 4 × Q / p / d 2 ;
J 1 = Klausimas / p 1 ... Nes w 1 >>/ w 2 , tada J 1 <<J 2 ir tu gali priimti J 1 =0.
· Koriolio koeficientai a 1 ir a 2 priklauso nuo skysčio judėjimo būdo. Laminariniame režime a = 2, o turbulentiniame režime a = 1.
Absoliutus slėgis pirmoje dalyje p 1 = p m + p at, p m - perteklinis (manometrinis) slėgis pirmoje sekcijoje, žinoma.
Absoliutus slėgis 2-2 skyriuje yra lygus atmosferiniam slėgiui p at kaip skystis išteka į atmosferą.
Galvos praradimas h 1-2 susideda iš trinties slėgio nuostolių išilgai srauto ilgio h dl ir vietinio hidraulinio pasipriešinimo nuostoliai е h m .
h 1-2 = h dl + å h m.
Ilgio praradimas lygus
.
Vietiniai galvos nuostoliai yra vienodi
е h m=е x × J 2 / ( 2g) = е x × Q 2 / (w 2 × 2g); kur е x suteikta sąlyga
Bendri galvos nuostoliai yra lygūs
h 1-2 =(l × l / d + åx) × Q 2 / (w 2 × 2g);
3. Taigi, pirmiau apibrėžtas reikšmes pakeičiame į Bernulio lygtį .
Mūsų uždavinyje energijos tvermės dėsnis turi tokią formą:
Sumažiname terminus atmosferos slėgiu, pašaliname nulius ir pateikiame panašius terminus. Dėl to gauname:
. (43)
Tai projektinė lygtis, skirta skysčio srauto greičiui nustatyti. Tai atspindi tam tikros problemos energijos tvermės dėsnį. Srauto greitis tiesiogiai patenka į dešinę lygties pusę, taip pat trinties koeficientas l per numerį Re (Re = 4Q / (p × d × n) !
Nežinant srauto greičio, neįmanoma nustatyti skysčio judėjimo būdo ir pasirinkti formulę l. Be to, turbulentiniame režime trinties koeficientas kompleksiškai priklauso nuo srauto (žr. (38) formulę). Jei formulę (43) pakeisime (38), gauta lygtis nėra išspręsta algebriniais metodais, tai yra, ji yra transcendentinė. Tokios lygtys sprendžiamos grafiškai arba skaičiais naudojant kompiuterį (dažniausiai iteracijos metodu).
Hidraulinis pasipriešinimas arba hidrauliniai nuostoliai yra bendri nuostoliai, kai skystis juda vandeniui laidžiais kanalais. Juos galima apytiksliai suskirstyti į dvi kategorijas:
Trinties nuostoliai - atsiranda, kai skystis juda vamzdžiais, kanalais arba siurblio srauto keliu.
Sūkurio nuostoliai – atsiranda, kai įvairūs elementai teka aplinkui skysčio srautu. Pavyzdžiui, staigus vamzdžio išsiplėtimas, staigus vamzdžio susiaurėjimas, posūkis, vožtuvas ir tt Tokie nuostoliai paprastai vadinami vietinėmis hidraulinėmis varžomis.
Hidraulinio pasipriešinimo koeficientas
Hidrauliniai nuostoliai išreiškiami slėgio nuostoliais Δh tiesiniais terpės kolonėlės vienetais arba slėgio ΔP vienetais:
kur ρ – terpės tankis, g – gravitacijos pagreitis.
Pramoninėje praktikoje skysčio judėjimas srautuose yra susijęs su būtinybe įveikti vamzdžio hidraulinį pasipriešinimą per visą srauto ilgį, taip pat įvairias vietines varžas:
Posūkiai
Diafragmos
Vartų vožtuvai
Vartai
Kranai
Įvairios šakos ir panašiai
Vietinėms varžoms įveikti išeikvojama tam tikra srauto energijos dalis, kuri dažnai vadinama vietinių varžų slėgio praradimu. Paprastai šie nuostoliai išreiškiami greičio galvutės dalimis, atitinkančiomis vidutinį skysčio greitį vamzdyne prieš arba po vietinio pasipriešinimo.
Analitiškai vietinių hidraulinių varžų slėgio nuostoliai išreiškiami forma.
h r = ξ υ 2 / (2 g)
čia ξ – vietinio pasipriešinimo koeficientas (dažniausiai nustatomas empiriškai).
Duomenys apie įvairių vietinių varžų koeficientų vertę pateikiami atitinkamose žinynuose, vadovėliuose ir įvairiuose hidraulikos vadovuose atskirų hidraulinio pasipriešinimo koeficiento verčių, lentelių, empirinių formulių, diagramų ir kt.
Energijos nuostolių (siurblio galvutės nuostolių) dėl įvairių vietinių varžų tyrimas buvo vykdomas daugiau nei šimtą metų. Dėl eksperimentinių tyrimų, atliktų Rusijoje ir užsienyje skirtingu metu, buvo gauta daug duomenų apie pačius įvairiausius vietinius pasipriešinimus konkrečioms užduotims atlikti. Kalbant apie teorinius tyrimus, kol kas jiems pasiduoda tik kai kurie vietiniai pasipriešinimai.
Šiame straipsnyje bus nagrinėjami kai kurie tipiški vietiniai pasipriešinimai, su kuriais dažnai susiduriama praktikoje.
Vietinis hidraulinis pasipriešinimas
Kaip jau minėta aukščiau, galvos nuostoliai daugeliu atvejų nustatomi empiriškai. Šiuo atveju bet koks vietinis pasipriešinimas yra panašus į pasipriešinimą staigaus srovės išsiplėtimo metu. Tam yra pakankamai pagrindo, atsižvelgiant į tai, kad srauto elgsena tuo metu, kai jis įveikia bet kokį vietinį pasipriešinimą, yra susijęs su ruožo išsiplėtimu arba susitraukimu.
Hidrauliniai nuostoliai dėl staigaus vamzdžio susiaurėjimo
Atsparumas staigiam vamzdžio susiaurėjimui yra susijęs su sūkurinės zonos susidarymu susiaurėjimo taške ir srauto sumažėjimu iki dydžio, mažesnio už mažo vamzdžio skerspjūvį. Pravažiavusi siaurėjančią atkarpą, srovė išsiplečia iki vidinės dujotiekio dalies matmenų. Vietinio pasipriešinimo koeficiento vertę staigiai susiaurėjus vamzdžiui galima nustatyti pagal formulę.
ξ tarpt. siauras = 0,5 (1- (F 2 / F 1))
Koeficiento reikšmė ξ tarpt. santykio susiaurėjimą (F 2 / F 1)) rasite atitinkamame hidraulikos vadove.
Hidrauliniai nuostoliai keičiant dujotiekio kryptį tam tikru kampu
Šiuo atveju pirmiausia atsiranda suspaudimas, o vėliau srovė išsiplečia dėl to, kad sukimosi vietoje srautas tarsi išspaudžiamas iš dujotiekio sienelių inercijos dėka. Vietinio pasipriešinimo koeficientas šiuo atveju nustatomas pagal nuorodų lenteles arba pagal formulę
ξ posūkis = 0,946sin (α / 2) + 2,047 sin (α / 2) 2
čia α yra dujotiekio sukimosi kampas.
Vietinis hidraulinis pasipriešinimas prie įėjimo į vamzdį
Konkrečiu atveju įėjimas į vamzdį gali turėti aštrų arba suapvalintą įėjimo kraštą. Vamzdis, į kurį patenka skystis, gali būti tam tikru kampu α horizontalės atžvilgiu. Galiausiai įėjimo skerspjūvyje gali būti diafragma, kuri siaurina skerspjūvį. Tačiau visiems šiems atvejams būdingas pradinis purkštuko suspaudimas, o vėliau jo išsiplėtimas. Taigi vietinis pasipriešinimas prie įėjimo į vamzdį gali būti sumažintas iki staigaus purkštuko išsiplėtimo.
Jei skystis patenka į cilindrinį vamzdį su aštria įleidimo briauna ir vamzdis yra pasviręs į horizontą kampu α, vietinio pasipriešinimo koeficiento reikšmę galima nustatyti pagal Weisbach formulę:
ξ in = 0,505 + 0,303 sin α + 0,223 sin α 2
Vietinis vartų vožtuvo hidraulinis pasipriešinimas
Praktikoje dažnai susiduriama su uždarymo vožtuvų, pvz., sklendžių, sklendžių, droselių, čiaupų, vožtuvų ir kt., sukuriamų vietinių varžų skaičiavimo problema. Šiais atvejais skirtingų uždarymo įrenginių suformuotas srauto kelias gali turėti visiškai skirtingas geometrines formas, tačiau hidraulinė srauto esmė įveikiant šias varžas yra ta pati.
Visiškai atidaryto uždarymo vožtuvo hidraulinė varža yra
vožtuvas ξ = 2,9–4,5
Kiekvieno tipo vožtuvų vietinio hidraulinio pasipriešinimo koeficientų vertes galima nustatyti iš informacinių knygų.
Diafragmos hidrauliniai nuostoliai
Uždarymo įrenginiuose vykstantys procesai daugeliu atžvilgių yra panašūs į skysčio nutekėjimo per vamzdyje sumontuotas diafragmas procesus. Šiuo atveju taip pat atsiranda srovės susiaurėjimas ir vėlesnis jos išsiplėtimas. Purkštuko susiaurėjimo ir išplėtimo laipsnis priklauso nuo kelių sąlygų:
skysčio srauto režimas
diafragmos angos skersmens ir vamzdžio santykis
Diafragmos dizaino ypatybės.
Diafragmai su aštriais kraštais:
ξ diafragma = d 0 2 / D 0 2
Vietinis hidraulinis pasipriešinimas, kai srovė patenka į skysčio lygį
Vietinio pasipriešinimo įveikimas, kai srovė patenka po skysčio lygiu į pakankamai didelį rezervuarą arba į terpę, kuri nėra užpildyta skysčiu, yra susijęs su kinetinės energijos praradimu. Vadinasi, pasipriešinimo koeficientas šiuo atveju yra lygus vienetui.
ξ įvestis = 1
Hidraulinio pasipriešinimo vaizdo įrašas
Hidrauliniams nuostoliams įveikti reikia įvairių įrenginių (siurblių ir hidraulinių mašinų) darbo.
Siekiant sumažinti hidraulinių nuostolių poveikį, projektuojant trasą rekomenduojama vengti naudoti agregatus, kurie prisideda prie staigių tėkmės krypties pasikeitimų ir stengtis projektuojant naudoti supaprastintą korpusą.
Net ir naudojant absoliučiai lygius vamzdžius tenka susidurti su nuostoliais: esant laminariniam srauto režimui (pagal Reynoldsą), sienų šiurkštumas didelės įtakos neturi, tačiau pereinant prie turbulentinio srauto režimo hidraulinis pasipriešinimas vamzdis paprastai taip pat padidėja.
