ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Потери напора при турбулентном течении в трубах из "Гидравлические и пневматические системы " Для оценки гидравлических потерь напора при турбулентном режиме течения также используется формула Дарси (3.16). Однако коэффициент потерь Я. (далее 7 ) определяется весьма сложными процессами, происходяш,ими в турбулентных потоках, а его значение зависргг не только от числа Рейнольдса (как в ламинарных потоках), но и от шероховатости стенок трубы. [c.52] При рассмотрении процессов турбулентного течения в трубах особое внимание следует уделить струйкам жидкости, которые движутся непосредственно вблизи стенок. Как следует из анализа эпюры распределения скоростей (линия В на рис. 5.3, в), около стенок их значения невелики. Поэтому вдоль стенки образуется особый слой с низкими скоростями, который принято называть вязким подслоем. [c.52] Для рассмотрения законов сопротивления при турбулентных течениях жидкости в трубах весь диапазон изменения Re (от 4000 и выше) целесообразно разделить на три характерные области. [c.52] В первой характерной области, когда скорости течения жидкости относительно невелики (числа Рейнольдса также малы), вязкий подслой полностью скрывает шероховатость стенки, поэтому шероховатость не оказывает практического влияния на сопротивление движению. Эта область получила название области гидравлически гладких труб. [c.52] При увеличении скоростей движения жидкости (числа Re также возрастают) толщина вязкого подслоя начинает уменьшаться и во второй характерной области сквозь него проступают бугорки шероховатой стенки, поэтому шероховатость начинает влиять на сопротивление движению жидкости. [c.52] В третьей характерной области, которая имеет место при высоких скоростях течения жидкости (и больших значениях Re), определяющее влияние на сопротивление потоку оказывает шероховатость стенок. [c.52] Следует иметь в виду, что границы, разделяющие отмеченные характерные области, не имеют явно выраженного характера и зависят не только от числа Рейнольдса, но и от степени шероховатости стенок. [c.52] Однако из анализа зависимости на рис. 5.3, следует, что пульсация скорости v происходит около какого-то усредненного значения скорости Ууср. Аналогичным образом можно усреднить все другие пульсирующие параметры турбулентного потока. Поэтому в дальнейшем турбулентное течение будем условно считать установившимся, а вместо пульсирующих параметров будем принимать их усредненные значения. [c.53] Как было показано в подразд. 5.2, при ламинарном течении эпюра распределения скоростей по сечению потока имеет параболический характер (линия А на рис. 5.3, в). При турбулентном течении из-за перемешивания струек и обмена частицами жидкости между соседними слоями происходит выравнивание скоростей в центральной части потока (линия В на рис. 5.3, в), а у стенки, наоборот, имеет место резкое изменение скоростей, причем более значительное, чем при ламинарном течении. В общем случае эпюра распределения скоростей при турбулентном течении напоминает прямоугольник (или трапецию), что характерно для идеальной жидкости (см. рис. 3.2, а). [c.53] Коэффициент Кориолиса а , учитывающий неравномерность распределения скоростей по сечению потока, при турбулентном режиме значительно меньше 2 и приближается к 1. При решении практических задач для турбулентного течения принимают а,. = 1. [c.54] Для оценки гидравлических потерь напора при турбулентном режиме течения также используется формула Дарси (ll6). Однако коэффициент потерь Я, (далее определяется весьма сложными процессами, происходяшими в турбулентных потоках, а его значение зависит не только от числа Рейнольдса (как в ламинарных потоках), но и от шероховатости стенок трубы. [c.54] При рассмотрении процессов турбулентного течения в трубах особое внимание следует уделить струйкам жидкости, которые движутся непосредственно вблизи стенок. Как следует из анализа эпюры распределения скоростей (линия В на рис. 5.3, в), около стенок их значения невелики. Поэтому вдоль стенки образуется особый слой с низкими скоростями, который принято называть вязким подслоем. [c.54] Для рассмотрения законов сопротивления при турбулентных течениях жидкости в трубах весь диапазон изменения Re (от 4000 и выше) целесообразно разделить на три характерные области. [c.54] В первой характерной области, когда скорости течения жидкости относительно невелики (числа Рейнольдса также малы), вязкий подслой полностью скрывает шероховатость стенки, поэтому шероховатость не оказывает практического влияния на сопротивление движению. Эта область получила название области гидравлически гладких труб. [c.54] При увеличении скоростей движения жидкости (числа Re также возрастают) толщина вязкого подслоя начинает уменьшаться и во второй характерной области сквозь него проступают бугорки шероховатой стенки, поэтому шероховатость начинает влиять на сопротивление движению жидкости. [c.54] В третьей характерной области, которая имеет место при высоких скоростях течения жидкости (и больших значениях Re), определяющее влияние на сопротивление потоку оказывает шероховатость стенок. [c.54] Следует иметь в виду, что границы, разделяющие отмеченные характерные области, не имеют явно выраженного характера и зависят не только от числа Рейнольдса, но и от степени шероховатости стенок. [c.54] Эти экспериментальные данные представляются в различных справочниках в форме таблиц, графиков или эмпирических формул. [c.55] После описания способов определения коэффициента следует рассмотреть зависимость потерь напора от расхода при турбулентном течении. [c.55] Как было отмечено ранее, при ламинарном течении потеря напора возрастает пропорционально расходу. Эта зависимость продемонстрирована на рис. 5.3, г (прямая линия ОА). В переходной области АВ на рис. 5.3, г) происходит перестройка течения с ламинарного на турбулентное и наблюдается некоторый скачок сопротивления. Далее при турбулентном течении идет более крутое нарастание потерь hjp, степень зависимости которых от расхода приближается к квадратичной. [c.55] Вернуться к основной статье