Wa&St HydrObl3

I .11...... ....... I i limpowutości

r    30

— = — = 300.

e    0,1

, Ł.....i \i/iuiinise (rys. 6-39) widzimy, że w tym przypadku znajdujemy się w strefie za-

I, ....... Iiwniliiilnwcj oporu, a więc dla określenia ż użyliśmy poprawnego wzoru.

6.11. Straty lokalne

I >mIvi lic/iis zajmowaliśmy się obliczaniem strat energii strumienia przepływają-ii i;h przez prostoliniowe przewody o stałej średnicy. W rurociągach spotykamy się jeszcze ponadto ze stratami energii powstałymi wskutek zmiany kierunku przepływu w kolankach, załamaniach i wskutek zmiany przekrojów poprzecznych przewodu, jak np. przy gwałtownym rozszerzeniu lub zwężeniu przewodu, w dyfuzorach, konfuzorach, oraz wskutek urządzeń dławiących przepływ jak np. zasuw^Ty, przepustnice, zawory itp.

Tego rodzaju straty spowodowane przez przeszkody, znajdujące się na drodze przepływającego strumienia, nazywamy stratami miejscowymi lub lokalnymi. Straty te powodują spadek ciśnienia, który w postaci wysokości ciśnienia możemy określić dla przepływu turbulentnego jako

hgtr —

P1-P2 _

7    2_g

[6-59]

gdzie f -— współczynnik strat lokalnych zależy od rodzaju miejscowej przeszkody i odniesiony jest najczęściej do średniej prędkości poza przeszkodą.

W dalszym ciągu rozważań dotyczących strat lokalnych będziemy zajmowali się ustaleniem wielkości, od których zależy współczynnik C, oraz określeniem jego wartości liczbowych dla poszczególnych przeszkód lokalnych.

6.11.1. Zmiana kierunku przepływu

Przy zmianie kierunku przepływu w przewodzie występują straty, których przyczynę wyjaśnimy poniżej.

Kolana. Wytnijmy w płynie poruszającym się w kolanie element o jednostkowej grubości i pozostałych wymiarach: rdcp oraz dr (rys. 6-48). Masa tego elementu wynosi

d m — rdydro

Siła odśrodkowa działająca na ten element wynosi

v²

dm • — = qdcpdrv² r

2;i6

Wzrost ciśnienia w przekroju poprzecznym, spowodowany działaniem iły od środkowej

pdydra²    dr

dp =-= qv² —

r dep    r

Rys. 6-48. Schemat przepływu w kolanie

Rys. 6-49. Oderwanie się strumienia przy przepływie przez kolano

Z równania Bernoulliego w postaci różniczkowej

dp = — Qvdv

Porównując wyrażenia na dp, otrzymamy

dr

qv²—= — qvdv

r

Całkując to równanie

dr    C dv

—* = — | — -f- const a stąd

[6-601

vr = const

czyli, że prędkość w przekroju poprzecznym na zakręcie zmienia się hiperbolii / -nie.

Z tego wynika, że elementy na zewnętrznym luku kolana poruszają się wolniej niż elementy na luku wewnętrznym. Tarcie jeszcze bardziej zmniejsza prędko:.< elementów poruszających się przy zewnętrznym luku kolana, tak że prędkość tych elementów spada do zera, zmieniając następnie znak na odwrotny. Ten rozkład prędkości powoduje, że na ściance zewnętrznej kolana (rys. 6-49) powstaje wzrost ciśnienia od niezakłóconej wartości p₀ w punkcie A strumienia a/, do podwyższonej wartości ciśnienia w punkcie B. Tak więc w obszarze A II ciecz płynie naprzeciw wzrastającego ciśnienia przy malejącej prędkości. Na wewnętrznej stronie ciśnienie zmniejsza się aż do punktu C, a poczynając od punktu C znowu rośnie. W obszarze C—D na ściance wewnętrznej, podobnie jak w obszarze A—B, ciecz płynie przy wzrastającym ciśnieniu (wskutek spadku prędkości w warstwie przyściennej). Występują wówczas podobne zjawiska jak przy przepływie przez rury stożkowe, które powodują oderwanie i straty energii strumienia.

237