Раптове розширення потоку належить до тих місцевих опорів, для яких формула визначення втрат напору може бути одержана теоретично

1. Раптове розширення потоку належить до тих місцевих опорів, для яких формула визначення втрат напору може бути одержана теоретично.

Рис.11. Раптове розширення потоку

Як показує дослід, у разі раптового розширення труби потік при переході із будь-якого поперечного перерізу в широкий не відразу займає весь переріз, а розширюється поступово. У місці розширення виникає "застійна зона", заповнена рідиною, яка не бере участі в русі вздовж труби.

Записавши рівняння Бернуллі для перерізів 1-2, а також скориставшись теоремою про незмінність кількості руху рідини в об’ємі між перерізами 1-2, можна одержати формулу Борда-Карло

,

де b₁ і b₂ - коефіцієнти, які залежать від нерівномірності розподілу швидкості в поперечному перерізі. Розглядаючи тільки турбулентний потік (b₁=b₂=1, a₁=a₂=1), одержимо

.

Різниця швидкостей (V₁-V₂) - це втрата швидкості на даному місцевому опорі. Одержаний результат можна сформулювати так: втрати напору при раптовому розширенні визначаються через швидкісний напір втраченої величини швидкості.

Втрата напору при раптовому розширенні може бути виражена як через швидкісний напір до розширення, так і через швидкісний напір після розширення:

,.

Скориставшись рівнянням нерозривності

,

формулам для н_{p. p.} можна надати такого вигляду:

,,

де F₁ і F₂ - площі поперечних перерізів труби до і після розширення відповідно.

Порівнюючи одержані формули із загальною формулою визначення втрат напору на місцевих опорах, можемо знайти

,.

Зокрема першу із цих формул можна застосувати для визначення коефіцієнта втрат при виході потоку із труби в резервуар

: , або

 i (точнiше) .

2. Раптове звуження. При раптовому звуженні труби від перерізу площею F₁ до перерізу площею F₂ (рис.12) коефіцієнт втрат напору  набуває, в залежності від співвідношення площ F₂/ F₁, значень, які вказані в табл.1.

Таблиця 1

Рис.12. Раптове звуження потоку

В окремому випадку для нормального входу із резервуара в трубу, коли F₂/ F₁»0x_{р. з}=0.5. Величину x_{р. з} можна також обчислювати за формулою

.

Закруглення гострих кромок при вході значно знижує величину коефіцієнта x_{р. з}.

3. Коліно без закруглень (рис.13). Значення коефіцієнта x_кол для різних кутів повороту труб a вказані в табл.2.

Таблиця 2

Рис.13. Коліно без закруглень