Файл: Рис. Расчетная схема нижней заправки самолета топливом.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.04.2024
Просмотров: 40
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
u2 можно считать равной нулю, потеря полного давления на расширение будет равна
,
т.е. теряется вся кинетическая энергия единицы объема жидкости, и коэффициент потерь в этом случае ζ= 1. Такому случаю соответствует подвод жидкости по трубе к баку большой емкости.
Постепенное расширение трубы
ченияплощади канала, а также в направлении от оси к стенке из-за трения о стенки канала. Слои жидкости, прилежащие к стенкам, обладают столь малой кинетической энергией, что подчас они оказываются не в состоянии преодолевать повышенное давление, они останавливаются или даже начинают двигаться обратно. Основной поток наталкивается на эти противотоки, возникают вихреобразования и отрыв потока от стенки (рис.1.8). Интенсивность этих явлений возрастает с увеличением угла расширения диффузора, а вместе с этим растут и потери на вихреобразования в диффузоре.
Кроме того, в диффузоре имеются обычные потери на трение, подобные тем, которые возникают в трубах постоянного сечения.
Коэффициент сопротивления диффузора при расширении без учета трения /1/
,
где k зависит от угла конусности и может быть для α=5 – 20˚определен по приближенной формуле
.
С учетом сопротивления трения коэффициент сопротивления диффузора вычисляется по формуле/1/:
,
где n=S2/S1 - степень расширения диффузора, λ- коэффициент путевых потерь (см. выше).
Зависимость ζ=f(α), указана на рис.1.9. При угле α = 70° коэффициент потерь максимален, причем при угле α> 40 – 60° потери напора превосходят
тери напора в нем будут минимальны, равно αопт=6. На практике для сокращения длины диффузора при заданном n обычно берут несколько большие углы, а именно, α = 7 – 9˚.Эти же значения угла α рекомендуется и для труб квадратного сечения. Для прямоугольных диффузоров (плоских диффузоров) оптимальный угол раствора больше, чем для круглых и квадратных, и составляет 10 –12о.
Потери при сужении канала
вихреобразование при входе в трубу меньшего диаметра. Площадь поперечного сечения потока из-за образования области возвратного течения уменьшается. В расширяющейся части потока в малой трубе течение аналогично течению при внезапном расширении. Коэффициент потерь при внезапном сужении вычисляется по эмпирической формуле, предложенной И.Е.Идельчиком:
. (1.7)
Из формулы следует, что в том частном случае, когда можно считать S2/S1=0, т. е. при входе в трубу из резервуара достаточно больших размеров и при отсутствии закругления входного угла, коэффициент сопротивления равен
ζ = ζвх= 0,5.
Закруглением входной кромки можно значительно снизить потери напора на входе в трубу.
Постепенное сужение трубы, т. е. коническая сходящаяся труба, называется конфузором (рис.1.11). Течение жидкости в конфузоре сопровождается увеличением скорости и падением давления; жидкость движется от большего давления к меньшему, поэтому причин к возникновению вихреобразований и отрыва 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.
С учетом потерь на трение потери давления в конфузоре можно подсчитать по следующей формуле:
,
где п=S1/S2—степень сужения конфузора.
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 вихреобра-
оси и при весьма небольших потерях. Коэффициент сопротивления такого плавного сужения, называемого соплом, меняется примерно в пределах ζ = 0,03 - 0,10, в зависимости от степени сужения, плавности и числа Re (большим числам Re соответствуют малые значения ζ и наоборот),
Повороты потока
Плавный поворот трубы называется отводом. Схема течения представлена на рис.1.13. Появление радиального градиента давления в по-
вороте приводит к возникновению так называемого парного вихря (см. поперечные сечения каналов), который, налагаясь на основной поток, придает линиям тока винтообразный характер. Кроме парного вихря, радиальный градиент давления в повороте служит причиной появления возвратных течений, как на внешней стороне поворота, так и на внутренней. Потери вызваны трением и вихреобразованием, в которой коэффициент потерь зависит от относительного радиуса R/d(R -средний радиус поворота, d - диаметр трубы) угла поворота δ и формы поперечного сечения канала и рассчитываются по формуле, предложенной Г.Н.Абрамовичем
,
где коэффициентыА, В и С учитывают влияние угла изогнутости отвода, относительного радиуса закругления отвода и относительной вытянутости поперечного сечения отвода Значения этих коэффициентов находятся в справочниках, например, в /5/.
Внезапный поворот трубы, или колено, вызывает значительные потери энергии, так как в нем происходят отрыв потока с вихреобразованиями (рис.1.14). Потери энергии тем больше, чем больше угол δ. Коэффициент потерь колена круглого сечения при δ = 90˚ достигает значения 1,0. Поэтому применение колен не рекомендуется.
Потери при слиянии и разделении потоков.
Слияние и разделение потоков происходит в тройниках (рис.1.15). Тройники разделяются на вытяжные и приточные. В вытяжном тройнике происходит слияние потоков (рис.1.15,а), а в приточном - разделение потоков (рис.1.15,б). Геометрически тройники характеризуются углом ответвления α
потери энергии и на боковое ответвление и на проход, в зависимости от рассматриваемой ветви системы, при этом необходимо понимать, что в месте слияния или разветвления потоков давления одинаковы как в транзитном потоке, так и боковом. Для характеристики потерь в тройниках пользуются обычно коэффициентами местных потерь на боковое ответвление ζБС и коэффициентом местных потерь на проход ζПС, вычисляемых в приведенном случае по скорости в сборном рукаве uC. В вытяжном тройнике потери энергии обусловлены смешением потоков и потерями на поворот, иногда вызывающим местный отрыв потока. При вычислении потерь в тройниках необходимо представлять, что в точке слияния (разветвления) потоков (С) давление одинаково и для линий тока на проход (П), и для бокового ответвления (Б)
В приточном тройнике при разделении потоков потери обусловлены потерями на поворот в боковое ответвление, а при проходе – потерями на внезапное расширение в месте разветвления потока. Последние резко растут при увеличении площади отвода, где потери вычисляются по скорости жидкости в сечении сборного рукава тройника
,т.е. теряется вся кинетическая энергия единицы объема жидкости, и коэффициент потерь в этом случае ζ= 1. Такому случаю соответствует подвод жидкости по трубе к баку большой емкости.
Постепенное расширение трубы
 Рис.1.8. | Постепенно расширяющаяся труба назы-вается диффузором. Течение жидкости в диффу-зоре сопровождается уменьшением скорости и увеличением давления. Частицы движущейся жидкости преодолевают нарастающее давление за счет своей кинетической энергии, но последняя уменьшается вдоль диффузора из-за увели- |
ченияплощади канала, а также в направлении от оси к стенке из-за трения о стенки канала. Слои жидкости, прилежащие к стенкам, обладают столь малой кинетической энергией, что подчас они оказываются не в состоянии преодолевать повышенное давление, они останавливаются или даже начинают двигаться обратно. Основной поток наталкивается на эти противотоки, возникают вихреобразования и отрыв потока от стенки (рис.1.8). Интенсивность этих явлений возрастает с увеличением угла расширения диффузора, а вместе с этим растут и потери на вихреобразования в диффузоре.
Кроме того, в диффузоре имеются обычные потери на трение, подобные тем, которые возникают в трубах постоянного сечения.
Коэффициент сопротивления диффузора при расширении без учета трения /1/
,где k зависит от угла конусности и может быть для α=5 – 20˚определен по приближенной формуле
.С учетом сопротивления трения коэффициент сопротивления диффузора вычисляется по формуле/1/:
,где n=S2/S1 - степень расширения диффузора, λ- коэффициент путевых потерь (см. выше).
Зависимость ζ=f(α), указана на рис.1.9. При угле α = 70° коэффициент потерь максимален, причем при угле α> 40 – 60° потери напора превосходят
 αРис.1.9. | потери при внезапном расширении потока (α = 180°). Поэтому вместо переходов в виде диффузоров с углом α> 40° нужно применять внезапное расширение как переход, дающий меньшие потери напора. При λ=0,015 - 0,025 и n=2 - 4 значение угла раствора диффузора, при которомпо- |
тери напора в нем будут минимальны, равно αопт=6. На практике для сокращения длины диффузора при заданном n обычно берут несколько большие углы, а именно, α = 7 – 9˚.Эти же значения угла α рекомендуется и для труб квадратного сечения. Для прямоугольных диффузоров (плоских диффузоров) оптимальный угол раствора больше, чем для круглых и квадратных, и составляет 10 –12о.
Потери при сужении канала
 Рис.1.10. |  Рис.1.11. | Внезапное сужение (рис.1.10) вызывает меньшую потерю энергии, нежели внезапное расширение с таким же соотношением площадей. Основную долю потерь составляют потери на |
вихреобразование при входе в трубу меньшего диаметра. Площадь поперечного сечения потока из-за образования области возвратного течения уменьшается. В расширяющейся части потока в малой трубе течение аналогично течению при внезапном расширении. Коэффициент потерь при внезапном сужении вычисляется по эмпирической формуле, предложенной И.Е.Идельчиком:
. (1.7)Из формулы следует, что в том частном случае, когда можно считать S2/S1=0, т. е. при входе в трубу из резервуара достаточно больших размеров и при отсутствии закругления входного угла, коэффициент сопротивления равен
ζ = ζвх= 0,5.
Закруглением входной кромки можно значительно снизить потери напора на входе в трубу.
Постепенное сужение трубы, т. е. коническая сходящаяся труба, называется конфузором (рис.1.11). Течение жидкости в конфузоре сопровождается увеличением скорости и падением давления; жидкость движется от большего давления к меньшему, поэтому причин к возникновению вихреобразований и отрыва 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.
С учетом потерь на трение потери давления в конфузоре можно подсчитать по следующей формуле:
,
где п=S1/S2—степень сужения конфузора.
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 вихреобра-
 Рис.1.12. | зований и связанных с ними потерь рекомендуется коническую часть плавно сопрягать с цилиндрической или коническую часть заменять криволинейной, плавно переходящей в цилиндрическую (рис.1.12). 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 ζ = 0,03 - 0,10, в зависимости от степени сужения, плавности и числа Re (большим числам Re соответствуют малые значения ζ и наоборот),
Повороты потока
Плавный поворот трубы называется отводом. Схема течения представлена на рис.1.13. Появление радиального градиента давления в по-
 Рис.1.13. Структура потока в отводе а - продольный разрез; б - поперечное сечениепрямоугольного канала; в - поперечное сечение канала круглого сечения |  Рис.1.14. Изменение профилей скоростей и давлений в колене и в трубе за ним |
вороте приводит к возникновению так называемого парного вихря (см. поперечные сечения каналов), который, налагаясь на основной поток, придает линиям тока винтообразный характер. Кроме парного вихря, радиальный градиент давления в повороте служит причиной появления возвратных течений, как на внешней стороне поворота, так и на внутренней. Потери вызваны трением и вихреобразованием, в которой коэффициент потерь зависит от относительного радиуса R/d(R -средний радиус поворота, d - диаметр трубы) угла поворота δ и формы поперечного сечения канала и рассчитываются по формуле, предложенной Г.Н.Абрамовичем
,где коэффициентыА, В и С учитывают влияние угла изогнутости отвода, относительного радиуса закругления отвода и относительной вытянутости поперечного сечения отвода Значения этих коэффициентов находятся в справочниках, например, в /5/.
Внезапный поворот трубы, или колено, вызывает значительные потери энергии, так как в нем происходят отрыв потока с вихреобразованиями (рис.1.14). Потери энергии тем больше, чем больше угол δ. Коэффициент потерь колена круглого сечения при δ = 90˚ достигает значения 1,0. Поэтому применение колен не рекомендуется.
Потери при слиянии и разделении потоков.
Слияние и разделение потоков происходит в тройниках (рис.1.15). Тройники разделяются на вытяжные и приточные. В вытяжном тройнике происходит слияние потоков (рис.1.15,а), а в приточном - разделение потоков (рис.1.15,б). Геометрически тройники характеризуются углом ответвления α
 а) б) Рис.1.15 | и отношениями площадей сечений обоих ответвлений SБ/SC, SП/SСиSБ/SП. В каждом тройнике могут изменяться отношения расходов QБ/QCиQП/QС. В гидросистеме с тройниками необходимо учитывать |
потери энергии и на боковое ответвление и на проход, в зависимости от рассматриваемой ветви системы, при этом необходимо понимать, что в месте слияния или разветвления потоков давления одинаковы как в транзитном потоке, так и боковом. Для характеристики потерь в тройниках пользуются обычно коэффициентами местных потерь на боковое ответвление ζБС и коэффициентом местных потерь на проход ζПС, вычисляемых в приведенном случае по скорости в сборном рукаве uC. В вытяжном тройнике потери энергии обусловлены смешением потоков и потерями на поворот, иногда вызывающим местный отрыв потока. При вычислении потерь в тройниках необходимо представлять, что в точке слияния (разветвления) потоков (С) давление одинаково и для линий тока на проход (П), и для бокового ответвления (Б)
В приточном тройнике при разделении потоков потери обусловлены потерями на поворот в боковое ответвление, а при проходе – потерями на внезапное расширение в месте разветвления потока. Последние резко растут при увеличении площади отвода, где потери вычисляются по скорости жидкости в сечении сборного рукава тройника