Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Гидравлические потери по длине
Потери напора по длине, иначе их называют потерями напора на трение , в чистом виде, т.е. так, что нет никаких других потерь, возникают в гладких прямых трубах с постоянным сечением при равномерном течении. Такие потери обусловлены внутренним трением в жидкости и поэтому происходят и в шероховатых трубах, и в гладких. Величина этих потерь выражается зависимостью , где - коэффициент сопротивления, обусловленный трением по длине. При равномерном движении жидкости на участке трубопровода постоянного диаметра d длиной l этот коэффициент сопротивления прямо пропорционален длине и обратно пропорционален диаметру трубы , где – коэффициент гидравлического трения (иначе его называют коэффициент потерь на трение или коэффициент сопротивления). Из этого выражения нетрудно видеть, что значение l - коэффициент трения участка круглой трубы, длина которого равна её диаметру. С учетом последнего выражения для коэффициента сопротивления потери напора по длине выражаются формулой Дарси . Рисунок 3.16 – Схема к определению коэффициента гидравлического трения Для определения физического смысла коэффициента λ рассмотрим объём жидкости длиной l, который равномерно движется в трубе диаметром d со скоростью (рисунок 3.16). На этот объём действуют силы давления P 1 и P 2, причём P 1 > P 2, и силы трения рассматриваемого объёма о стенки трубы, которые определяются напряжением трения на стенке трубы τ0. Условием равномерного движения под действием сказанных сил будет следующее равенство Если учесть, что , то , и подставить эту величину в уравнение сил, действующих на рассматриваемый объём, получим . Преобразовав это выражение и выразив из него λ, окончательно будем иметь . Из полученного выражения следует, что коэффициент гидравлического трения есть величина, пропорциональная отношению напряжения трения на стенке трубы к гидродинамическому давлению, посчитанному по средней скорости потока. Приведённые выше рассуждения и полученные в результате них формулы справедливы как для ламинарного, так и для турбулентного потоков. 3.11.3 Течение жидкости в шероховатых трубопроводах
Исследование течения жидкости в шероховатых трубах практически полностью основываются на экспериментальных исследованиях. На их результатах основаны зависимости и расчётные формулы, применяющиеся для определения потерь энергии в подобных условиях. Основная формула для определения потерь напора – формула Дарси. Отличие заключается только в коэффициенте потерь на трение. В отличие от турбулентных потоков в гладких трубах, где коэффициент на трение полностью определяется числом Рейнольдса Re, для потоков в трубах имеющих шероховатые внутренние поверхности зависит ещё и от размеров этой шероховатости.
Установлено, что решающее значение имеет не абсолютная высота неровностей (абсолютная шероховатость) k (рисунок 3.17) а отношение высоты этих неровностей к радиусу трубы r 0. Эта величина обозначается и называется относительной шероховатостью. Одна и та же абсолютная шероховатость может практически не влиять на коэффициент трения в трубах большого диаметра, и существенно увеличивать сопротивление в трубах малого диаметра. Кроме того, на сопротивление потоку жидкости влияет характер шероховатости. Рисунок 3.17 – Естественная шероховатость трубопровода По характеру шероховатость разделяют на естественную (рисунок 3.17), при которой величина неровностей k по длине трубы различна, и регулярную (рисунок 3.18), при которой размеры неровностей по всей трубе одинаковы. Рисунок 3.18 – Искусственная шероховатость трубопровода Регулярная шероховатость создаётся искусственно и характеризуется тем, что имеет одинаковую высоту и форму неровностей по всей длине трубы. Шероховатость такого вида называют равномерно распределённой зернистой шероховатостью. Регулярная шероховатость является следствием особенностей технологии изготовления труб, создаётся искусственно и характеризуется тем, что имеет одинаковую высоту и форму неровностей по всей длине трубы. Шероховатость такого вида называют равномерно распределённой зернистой шероховатостью. Средняя шероховатость стальных новых труб равна 0,05 мм. Коэффициент потерь на трение в этом случае описывается функцией . Эта зависимость проявляется в соотношении величины абсолютной шероховатости и величины ламинарного подслоя в потоке жидкости (рисунок 3.19).
Рисунок 3.19 – Схемы течения жидкости Экспериментальным изучением влияния числа Рейнольдса и относительной шероховатости занимался Никурадзе И. И., который проводил опыты для диапазонов и =1/500…1/15. Результаты этих исследований сведены к графику в логарифмических координатах. На графике (рисунок 3.20) цифрами обозначены: 1 – зона ламинарного течения, т.е. при Re < 2320, коэффициент гидравлического трения l зависит только от числа Рейнольдса и не зависит от относительной шероховатости. Т.к. величина ламинарного подслоя δ (рисунок 3.19) значительно больше величины шероховатости стенки. Поток жидкости плавно обтекает выступы, не давая образовываться вихревым зонам. Коэффициент гидравлического трения l определяется по формуле Пуазейля . 2 – зона турбулентного гладко стенного течения (область гидравлически гладких труб), 2320 < < . Здесь выступы шероховатости k меньше толщины ламинарного подслоя d (рисунок 3.19) и коэффициент l зависит только от числа Рейнольдса. Коэффициент l может быть определен по формуле Конакова или Блазиуса: или . 3 – зона, так называемого, доквадратичного течения <Re< . Рисунок 3.20 – Экспериментальный график Никурадзе В этой области коэффициент l зависит как от числа Рейнольдса, так и от величины шероховатости . Здесь выступы шероховатости k соизмеримы с толщиной ламинарного подслоя d л и начинают оказывать влияние на коэффициент гидравлического трения l. Коэффициент l может быть определен по формуле Альтшуля . 4 – зона квадратичного сопротивления <Re. Здесь ламинарный подслой почти полностью разрушается, обнажая выступы шероховатости (рисунок 3.19). В этой области коэффициент сопротивления l является функцией только относительной шероховатости k / d и не зависит от числа Re. Коэффициент l определяется по формуле Никурадзе или Шифринсона или На практике для определения потерь напора в реальных шероховатых трубах чаще всего используют формулу Альдшуля.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; просмотров: 198; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.101.95 (0.009 с.) |