При русі реальної рідини, крім втрат на тертя по довжині потоку, можуть виникати місцеві втрати напору. Причиною останніх у трубопроводах є різного роду конструктивні вставки (коліна, трійники, звуження і розширення трубопроводу, засувки, вентилі і т.д.), необхідність установки яких викликається умовами спорудження й експлуатації. Місцеві опори викликають зміну швидкості руху рідини по величині (звуження і розширення), напрямові (коліно) або по величині і напрямові одночасно (трійник).
При практичних розрахунках місцеві втрати визначають по формулі, що виражає втрату пропорційно швидкісному напорові,
, (5.1)
де – втрати напору, – середня швидкість руху рідини в перетині потоку за місцевим опором, - безрозмірний коефіцієнт, який називається коефіцієнтом місцевого опору. Величина коефіцієнта встановлюється дослідним шляхом і залежить від виду місцевого опору.
Розглянемо витікання води з резервуару через насадку при постійному напорі .
Швидкість витікання води з отвору (насадки) визначається за формулою
, (5.2)
де називають коефіцієнтом швидкості. Він враховує у формулі (5.2) вплив опору на швидкість витікання. Площа перерізу стиснутої частини струменя менше площі вхідного отвору насадки . Для кількісної оцінки ступеня стиску струменя в теорії витікання використовують коефіцієнт стиснення струменя
. (5.3)
Витрата води при витіканні з отвору (насадки) будь-якого типу знаходиться в прямій залежності від швидкості струменя і площі вихідного перерізу насадки. Визначається витрата води за формулою:
. (5.4)
Добуток називають коефіцієнтом витрати. Для циліндричної насадки
, (5.5)
де – діаметр насадки, тому =1.
З формули(5.5) видно, що напір води в насадці витрачаєтьсяна подолання опору й утворенняструменя. Таким чином, швидкість струменя, витрата і напір води є важливими параметрами для розрахунку пожежних струменів і насосно-рукавних систем.
У формулі (5.2) (відповідно сума коефіцієнтів місцевих опорів входу з резервуара в трубу, насадки і крана), тобто коефіцієнт для системи насадка-кран набуває вигляду
. (5.6)
Взагалі, з урахуванням формул (5.2), (5.3) можна визначити
, (5.7)
де – об'єм рідини, що витікає з насадки діаметром за час при постійному напорі . Якщо відомі (зі спеціальних гідравлічних довідників) коефіцієнти і , то остаточно коефіцієнт визначається за формулою
. (5.8)
На рис. 5.1 приведена схема лабораторної установки.
1 – напірний резервуар, 2 – скляна трубка з водою, що показує рівень води в напірному резервуарі, 3 – лінійка для заміру напору в резервуарі, 4 – манометр тиску, 5 – вентиль з трубою для подачі води в напірний резервуар, 6 - вентиль з трубою для зливу води з напірного резервуару, 7 – струмінь, 8 – насадка із з¢єднувальною голівкою, 9– кран, 10 – лоток, 11 – мірна ємність.
Рисунок 5.1. |