ПОТЕРЯ ДАВЛЕНИЯ В МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ
В системах отопления местными сопротивлениями являются арматура, фасонные части, изгибы теплопроводов, внезапное изменение площади сечения теплопроводов, вызывающее внезапное сужение или расширение потока, и другие элементы, при прохождении через которые жидкость затрачивает энергию. Потери давления в местных сопротивлениях, как и потери на трение, зависят от структуры потока, характеризуемой числом Рейнольдса. При этом влияние числа Рейнольдса особенно проявляется при малых его значениях.
При анализе влияния числа Рейнольдса на потерю давления в местных сопротивлениях различают такие же области, как и для трения, характеризующиеся своими законами гидравлических сопротивлений. Границы чисел Рейнольдса, которые определяют область применения того или иного из этих законов, устанавливаются для каждого местного сопротивления только экспериментально.
Потери давления в местных сопротивлениях Z (Па) определяются по выражению
Как следует из формулы (4.7), коэффициент местного сопротивления показывает потерю давления, выраженную в долях динамического давления потока того участка, на котором эти сопротивления имеются или к которому они условно отнесены.
Все местные сопротивления делятся на две группы. К первой группе относятся местные сопротивления, до и после которых скорость потока не изменяется (муфты, повороты, краны и др.), ко второй группе — такие, в которых происходит деление или слияние потоков (тройники, крестовины), и, следовательно, происходит изменение скорости потока. Потери в местных сопротивлениях второй группы относят обычно к тем участкам трубопровода, по которым проходит разделенный поток, т. е. к участкам с меньшим расходом.
При наличии на участке теплопровода нескольких местных сопротивлений коэффициенты этих сопротивлений суммируются.
Обычно значения определяют в условиях, когда к местному сопротивлению подходит успокоенный поток. При близких расстояниях между сопротивлениями значения для них могут изменяться в большую или в меньшую сторону, но закономерности изменения для таких случаев не установлены.
В практике расчетов систем отопления применяют значения коэффициентов местных сопротивлений, которые были установлены еще в начале развития и внедрения систем отопления. Несколько скорректированные значения коэффициентов местных сопротивлений приведены в приложениях V и VI. Использование этих коэффициентов облегчает расчеты, но приводит к некоторому завышению потерь давления и не всегда правильно ориентирует расчетчика относительно общих потерь давления на отдельных участках теплопроводов.
Исследованиями, проведенными в шестидесятые годы рядом авторов (Зусманович В. М., Татарчук Г. Т., Левин С. Р., Андреевский А. К.), получены более точные значения и убедительно доказана зависимость величины ? от скорости (особенно при малых скоростях движения жидкости) для первой группы сопротивлений и зависимость ? от соотношений диаметров и коэффициента затекания для второй группы местных сопротивлений. Коэффициентом затекания в случае слияния или деления потоков называют отношение массы воды, протекающей по рассматриваемому ответвлению, к общей массе воды, протекающей по сборному участку.
Уточненные и обобщенные значения ?, полученные при исследованиях в Белорусском политехническом институте, и примеры пользования ими приведены в первом издании учебного пособия «Отопление». При использовании в расчетах уточненных значений ? распределение потоков отвечает расчетным предположениям и расход труб по массе уменьшается примерно на 5...7 %.
Вследствие значительной разветвленности и специфики прокладки теплопроводов систем отопления на преодоление местных сопротивлений затрачивается значительная часть располагаемого перепада давлений. Ориентировочные доли потерь давления на преодоление сопротивлений трения и в местных сопротивлениях иллюстрируются табл. 4.2.
