5 МІСЦЕВІ ВТРАТИ НАПОРУ (ТИСКУ) В ТРУБАХ

5.3 Приклади
           5.3.1.* Труба діаметром , яка розташована горизонтально, раптово переходить в трубу діаметром . Витрата води в трубі Q.
Потрібно визначити:
а) втрати напіру при раптовому розширенні труби;
б) різницю тисків в обох трубах;
в) втрати напіру і різницю тисків для випадку, коли вода буде текти в протилежному напрямку ( тобто з широкої труби у вузьку );
г) різницю тисків при поступовому розширенні труби ( вважаючи втрати напіру зневажливо малими ).
Дано:
           Розв’язок
а) Знаходимо втрати напіру при раптовому розширенні трубопроводу за формулою Борда
                                              
                             
                                      
б) Знаходимо різницю тисків в обох трубах із рівняння Бернуллі
                                     
                                                  
в) При зміні напрямку руху на зворотній, тобто з широкої труби у вузьку, швидкість в стислому перерізі
                                             
Степінь стиснення потоку
                                         
Коефіцієнт стиснення струмини за формулою
;                                         
Втрати напору при раптовому звуженні потоку
  
Різниця тисків
;                       
                                              
г) Якби був забезпечений плавний перехід від труби вузького перерізу до труби широкого перерізу, то різність тисків була б рівна:
                          
                                              
           5.3.2. У сталевому трубопроводі системи гарячого водопостачання  діаметром d, довжиною l рухається вода зі швидкістю V. Температура води t. У трубопроводі є n поворотів ( кутовиків ) під кутом a і пробковий кран. Визначити втрати тиску.
Дано:
Розв’язок
Втрати тиску DРвтр складаються з втрат на тертя по довжині DРl і втрати в місцевих опорах . Число Рейнольдса ( див. табл. А.1.12)
                                 
Для сталевого трубопровода ( див. табл. А.2.1) ; відносна жорсткуватість
                                           
Коефіцієнт гідравлічного тертя знаходимо за універсальною формулою

        

Втрати тиску на тертя по довжині трубопроводу при     ( див. табл. А.1.12)
               
Коефіцієнт місцевих опорів визначаємо за формулою
                                                 
для поворота під кутом  ( див. табл. А.2.2)
для пробкового крану ( див. табл. А.2.2)
Сума коефіцієнтів місцевих опорів
.                     
Місцеві втрати тиску
.                      
Сумарні втрати тиску
                      
           5.3.3. Визначити втрати тиску при русі води в сталевому трубопроводі діаметром d, довжиною L, який складається із секцій довжиною по l, які зварені електродуговою зваркою товщиною виступа стика над внутрішньою поверхнею трубопровода d. Порівняти з втратами тиску в тому ж трубопроводі без врахування стиків, якщо витрата води Q, температура води t.
Варіант даних:
Розв’язок
У зварному трубопроводі втрати тиску складаються із втрат по довжині і втрат у зварних стиках:
                                       
Швидкість води
                                   
Число Рейнольдса(при ; див. табл. А.1.12)
.                                  
Абсолютна шорсткуватість сталевої труби (див. табл. А.2.1).
Відносна шорсткуватість
.                                           
Коефіцієнт гідравлічного тертя  визначаємо за формулою (4.47)
            
Коефіцієнт місцевого опору одного зварного стику знаходимо за формулою
.                             
Число стиків
.                                          
При густині води (див. табл. А.1.12)
          
.                       
Втрати тиску в тому ж трубопроводі без стиків
.     
Таким чином, у випадку, що розглядається, зварні стики збільшують втрати тиску на 4%.

           5.3.4. Знайти витрату тиску  на подолання місцевих опорів при русі води в сталевому трубопроводі діаметром d при повороті на кут a без вставки і зі вставкою (рис. 5.1).Знайти найменшу довжину вставки, при якій відсутній взаємний вплив двох місцевих опорів, швидкість води V, температура води t.
Дано:

1 варіант:d=0,03 м,  a=90°, V=4 м/c, t=50°С
2 варіант:d=0,04 м, a=90°, V=4,5 м/c, t=40°С
3 варіант:d=0,025 м, a=90°, V=5 м/c, t=20°С
Розв’язок (3 варіант)
Втрати тиску при повороті на кут 90° без вставки (а) і зі вставкою (б) знаходимо за формулою (5.2)

                                                         
Приймаючи (див. табл. А.1.12), знаходимо число Рейнольдса для потока води в трубі:
.                                  
Відносна шорсткуватість при (див. табл. А.2.1)
.                                          
Коефіцієнт гідравлічного тертя трубопровода визначаємо за формулою (4.47)
.            
Коефіцієнт місцевого опору при різкому повороті на 90° (див. табл.  Коефіцієнт місцевого опору при різкому повороті на 135° знаходимо за формулою
.           
Два повороти під кутом a =135° не впливають одне на одного, якщо відстань між ними більше, ніж , яку знаходимо за формулою
                                                  
Таким чином, якщо відстань між двома поворотами a =135° більше, ніж місцеві опори не будуть впливати одне на одного. У цьому випадку
                                     
Вставка може знизити втрати тиску орієнтовно в 4 рази.