Теоретичні основи роботи. При русі реальної рідини, крім втрат на тертя по довжині потоку, можуть виникати місцеві втрати напору

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.