Součinitel hydraulického odporu. Hydraulický odpor a ztráta hlavy
Hydraulické ztráty
Ztráta měrné energie (hlava) nebo hydraulické ztráty závisí na tvaru, velikosti a drsnosti kanálu (potrubí atd.), jakož i na průtoku a viskozitě kapaliny, ale prakticky nezávisí na absolutní hodnotě tlaku v něm.
Ve většině případů jsou hydraulické ztráty přibližně přímo úměrné druhé mocnině průtoku kapaliny, proto je v hydraulice zvykem vyjadřovat hydraulické ztráty celkové dopravní výšky v lineárních jednotkách.
kde koeficient je bezrozměrný koeficient odporu vyjadřující poměr ztracené hlavy k rychlosti hlavy.
Hydraulické ztráty se dělí na ztráty lokální a ztráty třením.
Místní ztráty jsou způsobeny tzv. místními hydraulický odpor(změna tvaru a velikosti kanálu, v potrubí - závity, membrány, kohouty atd.).
Ztráta třením nebo ztráta délky je ztráta energie, ke které dochází v přímých trubkách konstantního průřezu. Vznikají vnitřním třením v kapalině, a proto probíhají nejen v drsném, ale i v hladkém potrubí.
V tomto případě je výhodnější vztáhnout koeficient třecího odporu k relativní délce trubky
kde je bezrozměrný koeficient ztrát třením.
3.12.1 Místní tlakové ztráty
K místním tlakovým ztrátám dochází v relativně krátkých úsecích proudění, kde dochází ke změně velikosti a směru průměrné rychlosti. K takovým změnám rychlosti obvykle dochází v armaturách a armaturách potrubí - v ohybech, přechodech, T-kusech, kohoutech, ventilaci, ventilech atd. Pohyb tekutiny v oblasti místních překážek je doprovázen prudkým narušením struktury proudění, vytváření dalších vírů a vířivých zón, víření a narušení harmonie proudění.
Navzdory rozmanitosti geometrických konfigurací lokálních odporů je v každém z nich možné rozlišit úsek, kde je proudění nuceno prudce klesat nebo zvyšovat svou průměrnou rychlost. Někdy místní odpor představuje sekvenční střídání takových úseků.
Proto je vhodné začít studovat lokální odpory nejjednodušším případem – náhlou expanzí proudění (obr. 3.16).
Lokální tlaková ztráta způsobená náhlou expanzí průtoku v oblasti mezi sekcemi 1-1 a 2-2 je definována jako rozdíl měrných energií kapaliny v sekcích:
. (3.96)
K určení tlakového rozdílu obsaženého v rovnici (3.95) aplikujeme na hnací objem kapaliny mezi sekcemi 1-1 a 2-2 známou větu z mechaniky o změně hybnosti v průmětech na osu proudění. S-S.
Pro tohle:
1) určit impuls vnějších sil působících na uvažovaný objem ve směru pohybu;
2) najdeme změnu hybnosti jako rozdíl mezi druhou hybností odebranou z uvažovaného objemu a přivedenou do něj.
Po transformacích dostaneme:
. (3.97) Ze vzorce (3.97) je vidět, že ztráta spádu (měrné energie) při náhlé expanzi kanálu se rovná spádu rychlosti, vypočítané z rozdílu rychlostí. Toto ustanovení se nazývá Borda-Carnotova věta.
Ztráta hlavy v důsledku náhlé expanze může být připsána buď V 1 , nebo do V 2 . Vezmeme-li v úvahu, že V 1 ω 1 = V 2 ω 2 to znamená V 2= V 1 ω 1 / ω 2(podle rovnice kontinuity), pak lze vzorec (3.97) zapsat v následujícím tvaru, odpovídajícím běžná cesta vyjádření místních ztrát
. (3.98)
Rovnice (3.98) se nazývá Weisbachův vzorec.
Proto v případě náhlého rozšíření kanálu je koeficient odporu roven
. (3.99)
Tato věta je dobře potvrzena experimentálními daty pro turbulentní proudění a je široce používána ve výpočtech.
V konkrétním případě, kdy oblast ω 2 velmi velké v porovnání s oblastí ω 1 a tedy ta rychlost V 2 lze považovat za rovné nule, expanzní ztráta je rovna
to znamená, že v tomto případě je ztracena celá rychlostní hlava (veškerá kinetická energie, kterou má kapalina). koeficient odporu vzduchu ξ v tomto případě se rovná jedné.
Zvažte případ náhlého zúžení kanálu.
Při náhlém zúžení, jak ukazují četné experimenty, se proud tekutiny začne v určité vzdálenosti stlačovat, než vstoupí do úzké části. Po vjezdu do úzkého úseku vlivem setrvačnosti pokračuje stlačování proudění na minimální průřez ω s, načež se paprsek začne roztahovat, dokud nevyplní celý průřez úzkého úseku potrubí ω 2. ztráta hlavy při vzájemném pohybu h v.S. na přechodu toku z úseku ω 1 do sekce ω 2 spojené s expanzí výtrysku o sekce C-C– 2-2 a lze je nalézt podle vzorce Borda
, (3.101)
a zohlednění rovnice kontinuity
. (3.102)
Poměr plochy stlačené části trysky k ploše kanálu, kde je tato komprese pozorována, se nazývá kompresní poměr trysky.
S tímto vědomím
. (3.104)
Zkušenost ukazuje, že hodnota ε závisí na poměru ploch potrubí před a po zúžení.
Uvažovali jsme dva typy lokálních tlakových ztrát – s náhlým roztažením a zúžením potrubí, u kterých je koeficient odporu stanoven teoreticky. Pro všechny ostatní lokální odpory je hodnota součinitele odporu stanovena empiricky.
Nejběžnější místní odpory jsou:
Trubka je umístěna pod úhlem ke stěně nádrže;
Potrubí je umístěno kolmo ke stěně nádrže;
Trubkové koleno se zaoblením pod úhlem 90 0;
Ostré otáčení trubky atd.
Číselné hodnoty koeficientů odporu pro tyto případy jsou obvykle uvedeny v referenční literatuře.
Na závěr je třeba poznamenat, že hodnota lokálního odporu zůstává konstantní pouze v případě rozvinutého turbulentního režimu při Re>3000. V přechodové zóně a v laminárním režimu ( Re< 3000) следует учитывать увеличение ξ, вызываемое существенным влиянием сил вязкостного трения.
Když se kapalina pohybuje v trubce, vznikají mezi ní a stěnami trubky dodatečné odporové síly, v důsledku čehož jsou částice kapaliny přiléhající k povrchu trubky zpomalovány. Toto zpomalení se vlivem viskozity kapaliny přenese do dalších vrstev, dále od povrchu potrubí, a rychlost částic postupně klesá, jak se vzdalují od osy potrubí.
Výslednice odporových sil T je směrována ve směru opačném k pohybu tekutiny a rovnoběžně se směrem pohybu. To je síla hydraulického tření (hydraulický třecí odpor).
K překonání třecího odporu a udržení rovnoměrného translačního pohybu tekutiny je nutné, aby na tekutinu působila síla směřující ve směru jejího pohybu a rovna odporové síle, to znamená, že je nutné vynaložit energii. Energie nebo hlava potřebná k překonání sil odporu se nazývá ztracená energie nebo ztracená hlava.
Tlaková ztráta potřebná k překonání třecího odporu se nazývá ztráta třecí hlavy nebo ztráta hlavy po délce toku (lineární ztráta hlavy) a obvykle se označují h tr .
Tření však není jedinou možnou příčinou ztráty hlavy. Prudká změna průřezu také brání pohybu tekutiny. (tzv. tvarová odolnost) a způsobuje ztrátu energie. Existují další příčiny, které způsobují ztrátu hlavy, například náhlá změna směru proudění tekutiny.
Ztráta spádu způsobená náhlou změnou konfigurace hranic proudění (vynaložené na překonání odporu tvaru), se nazývají lokální ztráty hlavy resp tlaková ztráta v důsledku místního odporu a značí se h m .
Ztráta tlaku při pohybu tekutiny je tedy součtem tlakové ztráty v důsledku tření a ztráty v důsledku místního odporu, tj.:
h S \u003d h tr + h m.
Ztráta tlaku při rovnoměrném pohybu kapaliny v potrubí
Najdeme obecný výraz pro tlakovou ztrátu v důsledku tření při rovnoměrný pohyb kapalin v potrubí, což platí pro laminární i turbulentní režim.
Při rovnoměrném pohybu zůstává po celé délce potrubí nezměněna hodnota průměrné rychlosti a rozložení rychlostí po průřezu. Proto je rovnoměrný pohyb možný pouze v potrubí s konstantním průřezem S, protože jinak se průměrná rychlost změní v souladu s rovnicí:
proti= Q/S = konst.
Rovnoměrný pohyb nastává u přímých trubek nebo u trubek s velmi velkým poloměrem zakřivení R (přímočarý pohyb), protože jinak se průměrná rychlost může změnit ve směru.
Kromě toho lze podmínku pro neměnnost charakteru rychlostí tekutin podél živé sekce zapsat jako α
= konst , kde α
– Coriolisův koeficient. Poslední podmínku lze splnit pouze tehdy, je-li uvažovaný úsek toku dostatečně odveden od vstupu do potrubí.
Vyčleníme-li dva libovolné úseky v úseku potrubí s rovnoměrně proudící kapalinou 1 a 2 , pak ztrátu tlaku při pohybu tekutiny mezi těmito sekcemi lze popsat pomocí Bernoulliho rovnice:
zi + p1/y = z2 + p2/y + h tr,
kde:
z 1 a z 2 - výškový rozdíl mezi středy odpovídajících sekcí;
p 1 a p 2 - tlak kapaliny v odpovídajících sekcích;
γ je měrná hustota kapaliny, γ = gρ ;
h tr - hodnota ztracené energie (ztráta třením).
Z tohoto vzorce vyjádříme hodnotu ztracené energie h tr:
h tr \u003d (z 1 + p 1 / γ) - (z 2 + p 2 / γ).
Tento výraz se nazývá rovnice rovnoměrného pohybu tekutiny v potrubí. Pokud je potrubí umístěno vodorovně, tj. mezi jeho sekcemi není žádný výškový rozdíl, rovnice bude mít zjednodušenou formu:
h tr \u003d p 1 / γ - p 2 / γ \u003d (p 1 - p 2) / γ.
Darcy-Weisbachův vzorec pro rovnoměrný pohyb tekutiny v potrubí
Při rovnoměrném pohybu kapaliny v potrubí je ztráta tlaku v důsledku tření po délce h l určena Darcy-Weisbachův vzorec, který platí pro kruhové potrubí, a to jak v turbulentních, tak laminárních podmínkách. 
Tento vzorec stanoví vztah mezi tlakovou ztrátou h l, průměrem potrubí d a průměrným průtokem tekutiny proti:
h l \u003d λ proti 2/2 gd,
kde:
λ je koeficient hydraulického tření (bezrozměrná hodnota);
g je zrychlení volného pádu.
Pro trubky libovolného průřezu používá Darcy-Weisbachův vzorec koncept zmenšeného nebo ekvivalentního průměru průřezu trubky s ohledem na kruhový průřez.
V některých případech se používá i vzorec
h l \u003d proti 2 l/C 2 R,
kde:
proti je průměrná rychlost proudění v potrubí nebo kanálu;
l je délka části trubky nebo kanálu;
R je hydraulický poloměr toku tekutiny;
Z - Chezy koeficient, spojené se závislostí koeficientu hydraulického tření λ: С = √(8g/λ) nebo λ = 8g/С 2 . Rozměr Shezyho koeficientu je m 1/2 / s.
Chcete-li určit koeficient hydraulického tření za různých režimů a podmínek pohybu tekutiny, různé cesty a zejména empirické závislosti, grafik I. I. Nikuradze, P. Blasius formule, F. A. Sheveleva (pro hladké trubky) a B. L. Shifrinson (pro hrubé trubky). Všechny tyto metody a závislosti vycházejí z Reynoldsova kritéria Re a berou v úvahu stav povrchu potrubí.
Ztráta hlavy v důsledku místních odporů
Jak již bylo zmíněno výše, lokální tlakové ztráty jsou způsobeny překonáním místních odporů vytvářených armaturami, armaturami a dalším vybavením potrubních sítí a také změnou směru proudění kapaliny. (ohyby trubek, kolena atd.).
Místní odpory způsobují změnu velikosti nebo směru rychlosti tekutiny v určitých úsecích potrubí, což je spojeno s výskytem dodatečných tlakových ztrát.
Pohyb v potrubí za přítomnosti místního odporu je nerovnoměrný.
Ztráta hlavy v místních odporech h m (místní ztráta hlavy) vypočítat podle Weisbachova vzorce:
h m = ξ proti 2/2 g
kde:
proti je průměrná rychlost v úseku umístěném po proudu za místním odporem;
ξ je bezrozměrný součinitel místního odporu, stanovený pro každý typ místního odporu podle referenčních tabulek nebo stanovených závislostí.
ztráta hlavy s náhlým rozšířením potrubí nalézt podle Bordova vzorce:
h v.r. =( proti 1 – proti 2) 2 \2g = ξ int.r.1 proti 1 2 /2g = ξ int.r.2 proti 2 2 / 2 g,
kde proti 1 a proti 2 – průměrné rychlosti proudění před a po expanzi.
V případě náhlého zúžení potrubí koeficient místního odporu je určen vzorcem:
h ext. = (1/ε - 1) 2,
kde ε je kompresní poměr proudu, definovaný jako poměr plochy průřezu stlačeného proudu v úzkém potrubí k ploše průřezu úzké trubky. Tento koeficient závisí na stupni komprese proudění n = S 2 /S 1 a lze jej nalézt podle vzorce A. D. Altshula: e = 0,57 + 0,043/(1,1 - n).
Hodnota součinitele ε ve výpočtech potrubí je převzata z referenčních tabulek.
S prudkým otočením trubky kulatý průřez pod úhlem α koeficient odporu vzduchu lze zjistit podle vzorce:
ξ α = ξ 90˚ (1 – cos α),
kde:
ξ 90˚ - hodnota součinitele odporu pro úhel 90˚, která je pro přesné výpočty převzata z referenčních tabulek a pro přibližné výpočty je rovna ξ 90˚ = 1.
Obdobné metody se používají pro výběr nebo výpočet koeficientů odporu pro další typy místních odporů - prudké nebo postupné zúžení (rozšíření) potrubí, závitů, vstupů a výstupů potrubí, membrán, zajišťovacích zařízení, svarů atd.
Výše uvedené vzorce jsou použitelné pro turbulentní proudění kapalin s vysokými Reynoldsovými čísly, kdy je vliv viskozity kapaliny zanedbatelný.
Při pohybu tekutiny s malými Reynoldsovými čísly (laminární režim) hodnota lokálních odporů závisí málo na geometrických charakteristikách odporu a rychlosti proudění, jejich hodnota je více ovlivněna hodnotou Reynoldsova čísla.
V takových případech je vhodné vypočítat místní koeficienty odporu Vzorec A. D. Altshula:
ξ \u003d A / Re + ξ ekvivalent,
kde:
A - volný úsek potrubí;
ξ equiv - hodnoty koeficientu místního odporu v kvadratické oblasti;
Re je Reynoldsovo číslo.
Hodnoty parametru A a některých lokálních odporů jsou uvedeny v referenčních tabulkách a používají se v praktických výpočtech potrubí určených pro pohyb kapalin v laminárním režimu.
Obecné informace o hydraulických ztrátách
Pohyb viskózní tekutiny je doprovázen energetickými ztrátami.
Specifická ztráta energie(tlak), popř hydraulické ztráty, závisí na tvaru, velikosti kanálu, rychlosti proudění a viskozitě tekutiny.
Ve většině případů jsou hydraulické ztráty úměrné průtoku kapaliny k druhému výkonu nebo dynamické výšce a jsou určeny z výrazu
kde je ztrátový faktor; PROTI- průměrná rychlost v úseku.
Ztráty v jednotkách tlaku
. (4.2)
Ztráty hydraulické energie se obvykle dělí na ztráty lokální a ztráty třením po délce.
Lokální energetické ztráty v důsledku tzv. lokálního hydraulického odporu, tzn. lokální změny tvaru a velikosti koryta, způsobující deformaci proudění. Když kapalina protéká lokálními odpory, mění se její rychlost a objevují se víry.
Příkladem lokálního odporu je ventil (obr. 4.1).
Místní tlakové ztráty jsou určeny Weisbachovým vzorcem
kde V je průměrná rychlost v potrubí; -koeficient místního odporu.
Ztráta tření po délce - jedná se o energetické ztráty, ke kterým dochází u přímých potrubí konstantního průřezu a narůstají přímo úměrně s délkou potrubí (obr. 4.2).
Uvažované ztráty jsou způsobeny vnitřním třením kapaliny v potrubí. Ztráta třecí hlavy je určena Darcy-Weisbachovým vzorcem
kde λ je koeficient hydraulického tření podél délky nebo Darcyho koeficient; l- délka potrubí; d- jeho průměr; PROTI je průměrná rychlost proudění tekutiny.
Pro laminární proudění pohyb tekutiny v kruhovém potrubí, koeficient je určen teoretickým vzorcem
kde je Reynoldsovo číslo.
V turbulentní režim koeficient závisí na Reynoldsově čísle Re a relativní drsnost (-ekvivalent drsnosti) a je určena empirickými vzorci.
V oblasti hydraulicky hladké trubky 4000
. (4.7)
V přechodová oblast (
) Darcyho koeficient je ovlivněn drsností a Reynoldsovým číslem. V této oblasti se pro výpočty používá Altshulův vzorec
. (4.8)
V oblast kvadratického odporu(oblasti hydraulicky hrubých trubek) koeficient lze zjistit pomocí Shifrinsonova vzorce
. (4.9)
lokální odpor
V místních hydraulických odporech se v důsledku změny konfigurace proudění v krátkých úsecích mění velikost a směr rychlosti tekutiny a také vznikají víry. To je příčinou lokálních tlakových ztrát. Místní odpory jsou expanze a zúžení kanálu, otáčení, membrány, ventilu, kohoutku atd. (obr.4.3).
Vnitřní průměr potrubí určuje přípustný průtok pro transport tekutiny. Ztráty energie může způsobit několik faktorů (hj v potrubních systémech. Nejvýznamnějším faktorem je tření proudění o stěny potrubí. K proudění tekutiny dochází v důsledku viskózních smykových napětí uvnitř tekutiny samotné a tření o stěny potrubí. K tomuto tření dochází podél po celé délce potrubí a v důsledku toho energie potrubí (EGL) a hydraulické potrubí (HGL) klesají lineárně ve směru toku. Tento odpor proudění v potrubí způsobuje pokles tlaku nebo tlakovou ztrátu v potrubí Systém.
Místní oblasti se zvýšenou turbulencí a stání jsou také příčinou energetických ztrát. Zablokování jsou způsobena ventily, měřidly nebo armaturami a jsou běžně označovány jako místní ztráty. Při zvažování ztrát třením v potrubním systému jsou místní ztráty často zanedbávány a nejsou v analýze brány v úvahu. Ve velkých potrubních systémech se přitom často přes obtížnou definici používá termín „lokální ztráty“. Je však třeba vzít v úvahu, že v potrubních systémech, které tvoří významný podíl ventilů a armatur na celkové délce potrubí, mohou tyto „lokální ztráty“ výrazně ovlivnit energii proudění nebo tlakovou ztrátu.
3.2.6. Proudění kapalin pod tlakem
Existuje mnoho rovnic pro přibližný výpočet ztrát třením při proudění tekutiny v potrubí pod tlakem. Nejčastěji používané pro plastové potrubní systémy jsou:
Darcy-Weisbachova rovnice;
Hazen-Williamsova rovnice.
Darcy-Weisbachova rovnice je použitelná pro širší rozsah kapalin než Hazen-Williamsova rovnice. Vychází z empirických dat a používá se především pro modelování systému. V každé z těchto rovnic je ztráta třením funkcí rychlosti tekutiny a funkcí odporu potrubí vůči pohybu tekutiny, vyjádřené jako drsnost stěn potrubí.
Typické hodnoty drsnosti stěny potrubí požadované pro výpočty pomocí těchto rovnic jsou uvedeny v tabulce. 3.3. Tyto hodnoty mohou záviset na výrobci, stejně jako na kvalitě potrubí, jeho životnosti a mnoha dalších faktorech.
Darcy-Weisbachova rovnice. Ztráty třením v potrubních systémech jsou komplexní funkcí geometrie systému, vlastností kapalin a průtoků systému. Studie ukázaly, že tlaková ztráta je přímo úměrná druhé mocnině rychlosti proudění pro většinu režimů proudění (laminární i turbulentní). To umožnilo získat Darcy-Weisbachovu rovnici pro výpočet tlakových ztrát při tření:
Darcy-Weisbachova rovnice se běžně používá k výpočtu ztrát třením v proudících kapalinách v plně naplněném potrubí. Potvrzuje závislost ztrát třením na průměru potrubí, drsnosti stěny potrubí, viskozitě kapaliny a její rychlosti. Darcy-Weisbachova rovnice je obecná rovnice, která platí stejně dobře pro jakoukoli rychlost proudění a jakoukoli nestlačitelnou tekutinu.
Darcy-Weisbachova rovnice zahrnuje koeficient hydraulického odporu, který je v závislosti na Reynoldsově čísle funkcí spojenou s drsností stěny potrubí, rychlostí a kinematickou viskozitou tekutiny. Proudění tekutiny v potrubí může být laminární, turbulentní nebo přechodové mezi těmito dvěma základními režimy. Při laminárním proudění (Reynoldsovo číslo menší než 2000) je tlaková ztráta úměrná rychlosti, nikoli její druhé mocnině, a nezávisí na drsnosti stěn potrubí. V tomto případě se koeficient hydraulického odporu vypočítá podle vzorce
Laminární proudění si lze představit jako pohyb řady tenkých vrstev, které po sobě kloužou, aniž by se mísily. Rychlost proudění má maximální hodnotu ve středu a na stěnách potrubí je rovna nule.
V oblasti turbulentního proudění nelze získat analytické vyjádření pro koeficient hydraulického odporu, jaké získáváme pro laminární proudění. Většina dat, která jsou určena k popisu koeficientu v turbulentním proudění, pochází z experimentu. Pro turbulentní proudění (Reynoldsovo číslo je nad 4000) tedy koeficient hydraulického odporu závisí jak na drsnosti stěn potrubí, tak na Reynoldsově čísle. Colebrook 
(1939) určil pro turbulentní proudění přibližný vztah pro součinitel hydraulického odporu v prstencových trubkách. Tato závislost je dobře popsána následujícími výrazy:
Známý Moodyův diagram, což je diagram ve dvojitých logaritmických souřadnicích, kde je vykreslen Colebrookův korelační vztah, je závislost koeficientu hydraulického tření na Reynoldsově koeficientu, prezentovaný jako faktor / = 64 / Re, charakteristický pro laminární proudění.
Přijatelné hodnoty koeficientu tření pro turbulentní proudění lze určit pomocí rovnice Swamme a Jain, která ve většině používaných oblastí proudění poskytuje výsledky o 1 % přesnější než Colebrookova rovnice.
Hazen-Williamsova rovnice. Hazen-Williamsova rovnice se primárně používá při návrhu a analýze tlakových vodovodních potrubí ve vodovodních rozvodech. Tato rovnice byla získána experimentálně pro vodu, ale ve většině případů ji lze použít i pro jiné kapaliny. Hazen-Williamsův vzorec pro vodu o teplotě 60 °F lze aplikovat na kapaliny s kinematickou viskozitou podobnou vodě. Tato rovnice zahrnuje koeficient drsnosti Cw, který je konstantou v širokém rozsahu turbulentních proudění, a řadu empirických konstant.
Pro snazší zvážení toků tekutin v plastových potrubích se uvažuje o jiné verzi Hazen-Williamsovy rovnice:
kde AP je ztráta tlaku třením na 100 stop potrubí.
V tabulce. 3.3 jsou uvedeny hodnoty Sk pro různé typy potrubí.
Návrhář dimenzování potrubí by měl používat dobře ověřená data, která jsou vhodnější pro podmínky návrhu. Pomoci mohou následující návrhy:
s rostoucím průměrem potrubí klesá průtok a tlaková ztráta;
se zmenšením průměru potrubí se zvyšuje průtok a tlaková ztráta;
při stejné rychlosti je ztráta tlaku v důsledku tření menší u trubek velkého průměru. 
Malé ztráty. Při průtoku kapaliny uzavíracími zařízeními nebo armaturami dochází při místních odporech ke ztrátám, tzv. „malým ztrátám“. Malé ztráty v potrubí se tvoří v oblastech, které způsobují zvýšení turbulence, přispívající ke ztrátě energie a poklesu hydraulické složky v daném místě potrubního systému. Amplituda ztráty energie závisí na tvaru tvarovky. Dopravní nebo energetickou ztrátu lze vyjádřit pomocí místních odporových faktorů pro ventily a armatury. Darcy-Weisbachova rovnice pak nabývá tvaru:
Rovnici (3.10) lze transformovat tak, aby vyjádřila ztrátu třecí hlavy podél délky toku:
Typické hodnoty K pro součinitel místního odporu v armaturách jsou uvedeny v tabulce. 3.5. 
V tabulce. 3.6 ukazuje zjištěné tlakové ztráty pro armatury a ventily na potrubí z termoplastu.
Všechny ztráty hydraulické energie se dělí na dva typy: ztráty třením po délce potrubí (diskutované v odstavcích 4.3 a 4.4) a místní ztráty způsobené takovými prvky potrubí, u kterých v důsledku změny velikosti nebo konfigurace kanálu, dochází ke změně rychlosti proudění, oddělování proudu od stěnových kanálů a vzniku víru.
Nejjednodušší místní hydraulické odpory lze rozdělit na expanze, zúžení a zákruty kanálu, z nichž každé může být náhlé nebo pozvolné. Složitější případy lokální rezistence jsou sloučeniny nebo kombinace uvedených nejjednodušších rezistencí.
Uvažujme nejjednodušší místní odpory v režimu turbulentního proudění v potrubí.
1. Náhlé rozšíření kanálu. Ztráta tlaku (energie) při náhlé expanzi kanálu je vynaložena na tvorbu víru spojeného s oddělením proudu od stěn, tzn. udržovat rotační kontinuální pohyb kapalných hmot s jejich neustálou obnovou.
Rýže. 4.9. Náhlé roztažení trubky
Při náhlém roztažení kanálu (potrubí) (obr. 4.9) se proudění od rohu odlomí a nerozšíří se náhle jako kanál, ale postupně a v prstencovém prostoru mezi prouděním a stěnou potrubí se tvoří víry. které jsou příčinou energetických ztrát. Zvažte dvě části toku: 1-1 - v dilatační rovině potrubí a 2-2 - v místě, kde tok po rozšíření vyplnil celý úsek široké trubky. Protože se proudění mezi uvažovanými sekcemi rozšiřuje, jeho rychlost klesá a tlak se zvyšuje. Proto druhý piezometr ukazuje výšku v Δ H větší než první; ale pokud by v tomto místě nebyly tlakové ztráty, tak by druhý piezometr ukazoval o jiný vyšší výšku h ext. Tato výška je místní ztráta expanzní hlavy, která je určena vzorcem:
kde S1, S2- plocha průřezu 1-1 a 2-2 .
Tento výraz je důsledkem Bordovy teorémy, který říká, že ztráta hlavy při náhlé expanzi kanálu je rovna rychlosti hlavy, určené z rozdílu rychlostí
Výraz (1 - S 1 /S 2) 2 se označuje řeckým písmenem ζ (zeta) a nazývá se ztrátový faktor, tedy
2. Postupné rozšiřování kanálu. Postupně se rozšiřující potrubí se nazývá difuzor (obr. 4.10). Proudění rychlosti v difuzoru je doprovázeno jeho snižováním a zvyšováním tlaku a následně přeměnou kinetické energie kapaliny na energii tlakovou. V difuzéru, stejně jako v případě náhlého rozšíření kanálu, se hlavní proud oddělí od stěny a dochází k tvorbě víru. Intenzita těchto jevů roste s rostoucím úhlem roztažení difuzoru α.
Rýže. 4.10. Postupné roztahování potrubí
Navíc jsou v difuzoru obvyklé ztráty trnu, podobné těm, které se vyskytují u potrubí konstantního průřezu. Celková tlaková ztráta v difuzoru se považuje za součet dvou členů:
kde h tr a h ext- ztráta tlaku v důsledku tření a expanze (tvorba víru).
kde n = S 2 /S 1 = (r 2 /r 1) 2 - stupeň roztažení difuzoru. Ztráta expanzní hlavy h ext je stejné povahy jako v případě náhlého rozšíření kanálu
kde k- faktor měknutí, při α= 5…20°, k= sinα.
Vzhledem k tomu lze celkovou ztrátu hlavy přepsat jako:
odkud lze koeficient odporu difuzoru vyjádřit vzorcem
Rýže. 4.11. Závislost ζ diff na úhlu
Funkce ζ = F(α) má minimum při nějaké nejpříznivější optimální hodnotě úhlu α, jehož optimální hodnota je určena následujícím výrazem:
Dosazením do tohoto vzorce λ T=0,015…0,025 a n= 2…4 dostaneme α velkoobchod= 6 (obr.4.11).
3. náhlé zúžení kanálu. V tomto případě je ztráta tlaku způsobena třením proudění na vstupu do užšího potrubí a ztrátami tvorbou vírů, které se tvoří v mezikruží kolem zúžené části proudění (obr. 4.12).
| Rýže. 4.12. Náhlé zúžení trubky | 4.13. matoucí |
Celková tlaková ztráta je určena vzorcem;
kde koeficient zužujícího odporu je určen semiempirickým vzorcem I.E. Idelchik:
kde n \u003d S 1 / S 2- stupeň zúžení.
Když potrubí vystupuje z velké nádrže, kdy lze předpokládat, že S2/S1= 0 a také při absenci zaoblení vstupního rohu koeficient odporu ζ úzký = 0,5.
4. Postupné zužování kanálu. Tento lokální odpor je kuželovitá sbíhavá trubice tzv matoucí(obr.4.13). Proudění kapaliny v konfuzoru je doprovázeno zvýšením rychlosti a poklesem tlaku. V konfuzoru jsou pouze ztráty třením
kde koeficient odporu konfuzoru je určen vzorcem
kde n \u003d S 1 / S 2- stupeň zúžení.
K mírnému vytváření víru a oddělování proudění od stěny při současném stlačování proudění dochází pouze na výstupu z konfuzoru v místě přechodu kuželové trubky s válcovou. Zaoblením vstupního rohu lze výrazně snížit tlakovou ztrátu na vstupu do potrubí. Nazývá se zavaděč s hladce lícujícími válcovými a kuželovými částmi tryska(obr.4.14).
Rýže. 4.14. Tryska
5. Náhlý ohyb potrubí (koleno). Tento typ lokálního odporu (obr. 4.15) způsobuje značné energetické ztráty, protože dochází v něm k separaci proudění a tvorbě víru a čím větší je ztráta, tím větší je úhel δ. Ztráta hlavy se vypočítá podle vzorce
kde ζ počet- součinitel odporu kolena kruhového průřezu, který se určí z grafu v závislosti na úhlu kolena δ (obr. 4.16).
6. Postupný ohyb trubky (oblé koleno nebo koleno). Hladkost obratu výrazně snižuje intenzitu tvorby víru a tím i retrakční odpor ve srovnání s loktem. Tento pokles je tím větší, čím větší je relativní poloměr zakřivení ohybu R/d