ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Движение вязко-пластичных жидкостей по трубам из "Гидравлика " Движение неньютоновских жидкостей по трубам и лоткам характеризуется рядом особенностей по сравнению с движением обычных ньютоновских жидкостей. Как показывает опыт, для начала движения неньютоновской жидкости необходимо создать некоторую определенную разность напоров, соответствующую (см. 79) равенству возникающего в жидкости касательного напряжения т и ее начального напряжения сдвига то. При этом вся масса жидкости отрывается от стенок трубы или лотка и движется первоначально как одно целое (как твердое тело) с одинаковыми скоростя.ми для всех частиц. [c.248] Рассмотрим этот случай и определим разность напоров, необходимую для начала движения неньютоновской (бингамовской) жидкости, заполняющей горизонтальный цилиндрический трубопровод длиной / и диаметром d. Давление в концевых сечениях трубопровода обозначим pi и р2, плотность и удельный вес жидкости р и Y, ее начальное напряжение сдвига то. [c.248] Выражение (в) является исходным при исследовании начальных стадий движения (например, для расчета процесса выталкивания застывшей высокопарафинистой нефти из остановленного трубопровода). При этом, как уже указывалось, под то следует понимать статическое начальное напряжение сдвига То ст. Во всех остальных случаях движения неньютоновских жидкостей по трубам То = То д. [c.249] Поясним определение структурного режима. [c.249] Вначале при соблюдении равенств (а) и (б) весь поток жидкости движется целиком как твердое тело с одинаковой скоростью но всему поперечному сечению. По мере увеличения разности напоров АЯ возрастает и скорость движения жидкости. В ближайших к стенкам трубы частях потока развивается ламинарный режим, а в центральной части (так называемом центральном ядре) жидкость по-прежнему продолжает двигаться как твердое тело. Такой режим движения, характеризующийся наличием центрального ядра, называется структурным. [c.249] В дальнейшем в трубопроводе начнет развиваться турбулентный режим, наиболее часто встречающийся на практике. [c.250] Следует отметить, однако, что в действительности турбулентность начинает зарождаться в потоке еще при наличии центрального ядра, поэтому полностью ламинарного режима обычно не существует и структурный режим переходит непосредственно в турбулентный. [c.250] Установим закон распределения скоростей в поперечном сечении трубы при структурном режиме. Для этого будем исходить из общего уравнения (4.24). [c.250] Кривая скоростей, соответствующая этой формуле, представлена на рис. 7.9. Она состоит из двух частей двух параболических ветвей у стенок в зоне ламинарного режима и прямолинейного участка в центральном ядре. [c.250] В частном случае, когда То = 0, выражение (7.17) превращается в обычную формулу Стокса для ламинарного режима (ей соответствует пунктирная кривая на рис. 7.9). [c.251] Напомним, что здесь Ар — приложенная разность давлений Дро —разность давлений, соответствующая началу движения жидкости, вычисляемая но формуле (а). Подчеркнем также, что формула Букингема не может быть непосредственно разрещена относительно перепада давления Ар. [c.251] Таким образом, при течении по трубам вязко-пластичных жидкостей, при ламинарном и структурном режимах, потери напора на трение но длине потока можно определять по обычно применяемой для этой цели формуле Дарси — Вейсбаха (4.14). При этом коэффициент гидравлического сопротивления следует находить но формуле (7.25), в которой обычное число Рейнольдса заменено обобщенным числом (критерием) Рейнольдса Ке, учитывающим одновременно как вязкие, так и пластические свойства жидкости. [c.252] Подобный метод весьма удобен, его широко применяют при практических расчетах ввиду простоты и наглядности. [c.252] Следует, однако, подчеркнуть, что выражение (7.26) для Ке является приближенным, поскольку оно получено без учета третьего члена формулы Букингема (7.21), что отрицательно сказывается на точности получаемых результатов. [c.252] Коэффициент Я (как при структурном и ламинарном, так и при турбулентном режимах) можно определить по обычным формулам гидравлики ньютоновских жидкостей (4.41) и (4.87), вводя в них вместо Ке так называемое эффективное число Рейнольдса Кбэ, определяемое по эффективной (кажущейся) вязкости (га (см. 77). [c.254] В заключение отметим, что режим течения неньютоновских жидкостей устанавливается по критическому значению обобщенного числа Рейнольдса. До сих пор, однако, этот вопрос не нашел своего окончательного решения. Одни исследователи считают, что для неньютоновских жидкостей Квкр имеет большее значение, чем для ньютоновских, другие придерживаются противоположной точки зрения. [c.254] Вернуться к основной статье