Сопротивление входа и выхода жидкости

Присоединения труб к резервуарам являются весьма распространенными видами местных сопротивлений. При этом различают:

- вход жидкости из резервуара в трубопровод и

- выход жидкости из трубы в резервуар.

Выход жидкости из трубы в большой резервуар по механизму потерь энергии является частным случаем внезапного расширения. В данном случае скоростью жидкости в резервуаре можно пренебречь .

“Потеря напора на выход” определяется в долях скоростного напора потока жидкости в трубе:

(42)

Из выражения (42) и формулы Борда для внезапного расширения трубы:

,

можно сделать вывод, что коэффициент потерь на выход жидкости из трубы в резервуар равен: . (43)

Утверждение (43) справедливо для развитого турбулентного режима

движения жидкости в трубе, когда коэффициент Кориолиса можно принять равным 1.

При ламинарном режиме течения жидкости в подводящей трубе = 2; соответственно коэффициент потерь на выход: .

Вход жидкости из большого резервуара в трубу по механизму потерь энергии является частным случаем внезапного сужения трубопровода. В данном случае скоростью жидкости в резервуаре можно пренебречь .

Как и при внезапном сужении, при входе потока жидкости из большого резервуара в трубопровод скорость жидкости изменяется не скачкообразно, а постепенно, на некотором переходном участке l. Вследствие инерции частиц жидкости транзитная струя за острой входной кромкой сначала сужается до некоторого поперечного сечения , а затем расширяется до полного поперечного сечения трубы . На периферии транзитной струи в переходном участке образуется водоворотная зона, которая и обусловливают потери энергии на вход.

Потери напора на вход жидкости из резервуара в трубопровод определяются по общей формуле Вейсбаха.

.

В данном случае входа жидкости из большого резервуара в трубу: .

Коэффициент сопротивления входа будет равен:

.

Т.о. коэффициент сопротивления входа жидкости из резервуара в трубу с острой входной кромкой равен:

.

Потери энергии на вход можно значительно уменьшить, если использовать входные устройства с плавным входом – так называемый коноидальный вход. При правильном выборе входного закругления коэффициент сопротивления коноидального входа можно снизить до минимального значения 0,06.