ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 184
Скачиваний: 2
т. е.
Выражение, стоящее в скобках, называют коэффициентом со противления системы и обозначают через £сист. Таким образом,
^1-2 = £сист ~2f • |
(4-95) |
Можно также заменить местные сопротивления эквивалентными им длинами; в рассматриваемом случае эквивалентная длина, соот ветствующая всем п местным сопротивлениям, будет
(4.96)
Тогда, обозначая
L 4- Ьэп Ln,
можно определять сумму потерь по формуле Дарси — Вейсбаха, вводя в нее вместо действительной длины трубопровода L так назы ваемую приведенную длину Ьп. Таким образом,
|
^1-2 |
2g ' |
(4.97) |
|
|
|
|
Если |
трубопровод состоит из нескольких |
участков длиной L t, |
|
L2, . . ., |
Lk различного диаметра dlt d2, . . ., dk с n местными со |
противлениями, полная потеря напора находится аналогично пре дыдущему:
|
i=>k |
|
|
|
|
|
/^1-2 — 2 |
^л. |
"1“ 2 |
пг*1 |
(a) |
Здесь |
|
|
t=*i |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 h*-ni = X i £ |
' i g + x *iir'~1г + |
■■- + kk dk 2g |
(в) |
||
|
|
|
|
|
(c) |
a Jii, X2, . . ., l k\ £l5 |
£2, . . ., |
ln и |
vx, v2, . . ., vn — коэффициенты |
сопротивлений и средние скорости для отдельных участков.
Для упрощения подсчетов часто оказывается целесообразным выразить все скорости через какую-нибудь одну основную скорость на некотором основном участке трубопровода, который выбирается произвольно в зависимости от удобства решения и условий задачи. Предположим, что таким участком является первый. Тогда из урав
нения постоянства расхода |
|
vlF1 = v2F2= |
= vkFk |
171
получаем |
_ |
Fi |
Fi |
||
v 2 — v i F2 > • • • >v k |
|
v \ Fk ■ |
Подставляя эти значения в выражения |
(в) и (с), а последние — |
в общее уравнение для полной потери напора (а), после преобразо ваний находим
^1-2 |
|
|
или |
+ Si + Se ( ^ - ) + • • - + |
] l F ’ |
|
|
|
|
^1-2 — i |
2g ’ |
где через |
£сист (коэффициент сопротивления системы) обозначено |
|
выражение, |
стоящее в квадратных |
скобках. |
§ 52. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
На практике часто встречаются такие гидравлические системы, которые включают большое число различных местных сопротивле ний, устанавливаемых на весьма малых расстояниях друг от друга. Это имеет место, например, в обвязках устьев нефтяных и газовых скважин, манифольдах нефтепроводных насосных станций и неко торых сложных фасонных частях трубопроводов.
При этом начинает сказываться возмущающее влияние одного сопротивления на другое — нарушается режим течения потока с установившимся полем скоростей и изменяются условия подхода жидкости к каждому последующему местному сопротивлению. Сум марный коэффициент сопротивления таких систем может существенно отличаться от арифметической суммы приведенных выше (см. § 50) значений коэффициентов отдельных «изолированных» сопротивле
ний и в зависимости от |
расстояния |
между ними может быть как |
значительно больше, так и меньше |
этой суммы. |
|
В подобных случаях |
говорят об |
интерференции, т. е. взаимном |
влиянии местных сопротивлений.
Явление интерференции сопротивлений до сих пор исследовано еще недостаточно полно и обстоятельно. По существу лишь в самое последнее время появились отдельные работы, посвященные этому вопросу; основные результаты некоторых из них приводятся ниже.
В качестве основной характеристики интерференции принимается так называемая длина влияния, под которой понимают длину прямого участка трубопровода после местного сопротивления, в пределах которого прекращается возмущающее влияние сопротивления на поток. Установлено, что в общем случае величина длины влияния за висит от вида (геометрии) местного сопротивления, числа Рейнольдса, диаметра и относительной шероховатости трубопровода.
172
По А . |
Д . |
А л ьтш ул ю , длина влияния для всей обл асти тур бул ен т |
||||||
н ого |
реж им а |
м ож ет бы ть определена по |
формуле |
|
||||
|
|
|
|
|
Ьвл = |
0 , Ы - ^ ~ , |
(4.98) |
|
где |
d — диаметр трубоп р овод а ; £к — коэфф ициент рассм атри ваем ого |
|||||||
м естного сопроти влени я в квадратичной |
обл асти ; X — коэфф ициент |
|||||||
гидравл ического |
соп роти вл ени я трубоп ровода . |
|
||||||
П ри |
бол ьш и х |
числах Рейнольдса для ориен ти ровочн ой |
оценки |
|||||
длины |
влияния |
приближ енно |
м ож но |
принимать |
|
|||
|
|
|
|
|
= |
(20 - г 50) d. |
(4.99) |
|
В тех |
же |
сл у ч а я х , когда р асстоя н и я |
м еж ду местными |
соп р оти |
||||
влениями |
меньше |
длины влияния, интерф еренция сопротивлений , |
как уж е ук азы вал ось , м ож ет бы ть весьма значительной и м ож ет с у щ ественно сказаться на точн ости и н адеж ности гидравлических рас
четов. П оэтом у |
при проведении подобны х расчетов это |
обстоя тел ь |
||||
ство н еобходи м о |
учиты вать, и сп ол ьзуя материалы соответствую щ и х |
|||||
(подчеркиваем , |
пока еще |
весьма нем ногочисленны х) исследований. |
||||
Ю . А . С кобельцы н и |
П . |
В. Х ом у то в изучали интерф еренцию раз |
||||
личны х |
видов запорны х |
устрой ств (вентили, |
проходны е |
пробковы е |
||
кран ы , |
дроссельны е и обратны е клапаны ). В |
результате |
обр аботк и |
бол ьш ого числа эксперим ентальны х данны х ими предлож ены сл еду ющ ие формулы для определения сум м арного коэффициента местных
сопротивлений |
пары |
этих |
устрой ств |
при |
их взаимном |
влиянии: |
|||||||
п ри |
R e < 160 |
|
f- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 1,2 |
V'>iK |
+ |
£гк) (2 — P); |
|
(4.100) |
|||
при |
160sS Re sS 500 |
*1+2 — |
Re0,785 |
|
|||||||||
у |
|
1,3 1 |
/*; |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
— P); |
|
(4.101) |
||||
при |
Re>500* |
|
*1+2 |
Re°,159 |
’Ik"I- ^2k) |
|
|||||||
|
|
£1+2 = |
(£lK+ |
£2k) (2 -P ), |
|
(4.102) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
где |
, £2 |
— |
значения |
единичных |
коэфф ициентов |
сопротивлений |
|||||||
запорны х устр ой ств , |
составляю щ и х |
п ару , в квадратичной области |
|||||||||||
сопротивлений ; |
|3 |
— |
коэф ф ициент, |
зависящ ий от |
отн осител ьн ого |
||||||||
расстоян и я |
м еж ду |
запорны ми |
устрой ствам и ; |
|
|
||||||||
для |
п рям оточн ой зап орн ой |
арм атуры |
|
|
|
|
|||||||
|
|
р = 22,2 •10'5 |
|
-2 6 ,7 |
•10-3 (- L ) + 0,8; |
(4.103) |
|||||||
для остал ьн ы х |
видов |
запорны х |
устрой ств |
|
|
|
|||||||
|
|
р = 4,17 •Ю-e ( i _ ) 2 _ 5)о . ю -з |
+0,15. |
(4.103') |
|||||||||
* |
М ож н о |
счи тать, |
что в |
этом сл у ч а е |
(R e ) > |
500) сум м ар н ы й |
коэф ф ициент |
||||||
£i +2 п р ак ти ч еск и |
не зави си т |
от |
чи сла Р ей н о л ьд са . |
|
|
17а
Исследования интерференции диафрагм проводились Н. В. Левкоевой. Результаты исследований представлены на рис. 125, где изображены кривые изменения коэффициента интерференции, пред ставляющего собой отношение приращения суммарного коэффициента сопротивления двух «интерферирующих» диаграмм к арифметиче ской сумме коэффициентов сопротивления тех же, но «изолированных» диафрагм,
к- |
A? |
Si+2—(?1+ £г) |
|
|
2 ? |
Sl+?2 |
’ |
в зависимости от относительного расстояния -j- между диафраг
мами при разных значениях числа Рейнольдса (1 — при Re = 100,
2 - Re = |
500, |
3 — Re = |
2000, |
4 - |
Re = |
8000). |
|
|
|
||||||
Из рассмотрения кривых следует, что суммарный коэффициент |
|||||||||||||||
сопротивления |
£1+2 при очень малом |
расстоянии между диафраг |
|||||||||||||
|
|
|
мами |
|
значительно |
меньше |
арифметической |
||||||||
|
|
|
суммы единичных коэффициентов сопротивле |
||||||||||||
|
|
|
ния |
обеих |
|
диафрагм |
(£х + £2). |
При увеличе |
|||||||
|
|
|
нии этого расстояния величина коэффициента |
||||||||||||
|
|
|
интерференции |
резко |
возрастает |
и достигает |
|||||||||
|
|
|
наибольшего значения |
при I — |
(5-г- 7) d, когда |
||||||||||
|
|
|
суммарный |
|
коэффициент |
£1+2 |
на 3—7% пре |
||||||||
|
|
|
вышает |
(£х + £2). |
Затем |
кривые |
плавно сни |
||||||||
|
|
|
жаются |
и |
коэффициент |
интерференции стано |
|||||||||
|
|
|
вится |
равным |
нулю; |
суммарный коэффициент |
|||||||||
|
|
|
£ i+ 2 |
при |
этом равен |
|
сумме |
единичных коэф |
|||||||
|
|
|
фициентов |
|
сопротивления диафрагм (£х + £2). |
||||||||||
|
|
|
Из графика |
видно |
также, |
что коэффициент |
|||||||||
|
|
|
интерференции зависит и от числа Рейнольдса. |
||||||||||||
|
|
|
При |
малых |
значениях |
Re |
суммарный коэф |
||||||||
|
|
|
фициент сопротивления |
£1+2 меньше отличается |
|||||||||||
0 W |
20 |
l/d |
от суммы единичных коэффициентов сопротив |
||||||||||||
ления, |
чем |
при |
больших |
Re; |
одновременно |
||||||||||
Рис. |
125 |
|
с уменьшением |
Re |
уменьшается |
и величина |
|||||||||
Принципиально |
длины |
влияния. |
|
|
|
|
были |
получены |
|||||||
аналогичные |
результаты |
И. А. Ждановым, изучавшим интерференцию стандартных фланцевых отводов. Анализ полученных им зависимостей коэффициента интерфе ренции К от величины относительного расстояния между отводами
-j показывает, что во всех случах |
(при Re = 20-н5000) минимальное |
|||
значение коэффициента интерференции К соответствует |
значению |
|||
1 — 0, при котором суммарный |
коэффициент сопротивления |
£1+2 |
||
значительно меньше суммы (£х + |
£2), а максимальное — при |
отно |
||
сительном расстоянии между отводами -L- — 5, |
когда |
£1+2 |
суще |
|
ственно превышает £х + £2. При дальнейшем |
увеличении |
ко- |
174