Шероховатость труб и каналов

Для любого жидкого высокотемпературного теплоносителя коэффициент сопротивления при течении его в гладких и шероховатых трубах и каналах может быть найден по следующим формулам [c.275]

В практических условиях, по крайней мере при больших числах Рейнольдса, трубы не могут рассматриваться как гидравлически гладкие. Шероховатость стенок труб приводит к тому, что сопротивление получается более высоким, чем это следует из формул, выведенных в предыдущем параграфе для гладких труб. В связи с этим понятно, что законы течения в шероховатых трубах имеют большое практическое значение и поэтому уже давно служили предметом многочисленных исследований. Однако попытки систематического исследования наталкивались на одну принципиальную трудность, связанную с большим многообразием геометрических форм шероховатости и, следовательно, с чрезвычайно большим числом параметров, определяющих шероховатость. В самом деле, пусть мы имеем стенку с совершенно одинаковыми элементами, образующими шероховатость очевидно, что сопротивление, оказываемое такой стенкой движению жидкости, зависит не только от формы и высоты элементов шероховатости, но также от плотности распределения шероховатостей, т. е. от числа элементов шероховатости, приходящихся на единицу площади, и, кроме того, от группировки этих элементов на поверхности. Вследствие этих обстоятельств потребовалось довольно значительное время, прежде чем удалось вывести ясные и простые законы течения в шероховатых трубах. Обзор многочисленных старых измерений дал Л. Хопф [ ]. Он установил, что все ранее выведенные законы сопротивления в шероховатых трубах и каналах могут быть разбиты на два типа. В законах первого типа сопротивление в точности пропорционально квадрату скорости, следовательно, коэффициент сопротивления Я не зависит от числа Рейнольдса. Такой тип закона сопротивления получается для сравнительно грубой и очень частой шероховатости, наблюдающейся, например, у цемента, необработанного железа, а также в искусственных условиях— при наклейке на стенки крупных зерен песка. В этом случае шероховатость стенки может быть охарактеризована посредством одного-единственного параметра, так называемой относительной шероховатости к/В, где к есть высота элементов шероховатости, а 7 — радиус трубы с круглым поперечным сечением или гидравлический радиус некруглого сечения. Из соображений о подобии можно заключить, что при такой шероховатости коэффициент сопротивления X зависит только от относительной шероховатости. Эту зависимость можно определить экспериментально, если одну и ту же шерохова- [c.554]

Абсолютная эквивалентная шероховатость для некоторых поверхностей труб и каналов [c.269]

СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ ТЕЧЕНИИ ПО ПРЯМЫМ ТРУБАМ И КАНАЛАМ (КОЭФФИЦИЕНТЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРЕНИЯ И ПАРАМЕТРЫ ШЕРОХОВАТОСТИ) [c.60]

Трубы и каналы могут быть как гладкими, так и шероховатыми. При этом шероховатость может быть равномерной (равномерно-зернистой) и неравномерной. Оба вида шероховатости различают по форме выступов, их размерам, промежуткам между ними и т. д. Большинство технических труб характеризуется неравномерной шероховатостью. [c.61]

Эквивалентная шероховатость поверхности труб и каналов [c.78]

Закономерности изменения величины коэффициента трения А-для труб и каналов с различной шероховатостью стенок представляется графиком на рис. 8.8. На нем показаны три характерных режима течения потока, для каждого из которых существуют свои закономерности относительно коэффициента трения. [c.328]

Однако это уравнение справедливо лишь для труб и каналов с относительно небольшой шероховатостью стенок. Последняя оценивается по отношению [c.329]

Шероховатость Л труб и каналов [c.138]

В том случае, когда поверхность жидкостной пленки гладкая, гидравлическое сопротивление при течении двухфазного потока практически не зависит от состояния поверхности стенки (шероховатости) рабочего канала, так как основная доля диссипативных потерь энергии происходит на границе между паровым ядром и поверхностью жидкости. Этот режим движения, по-видимому, и имел место в [6], где было показано, что в определенных условиях гидравлическое сопротивление при движении двухфазного потока в каналах с гладкой и шероховатой (А=0.6 мм) поверхностью одинаково. Иную роль может играть шероховатость в тех случаях, когда по поверхности жидкой пленки распространяются волны. В этих условиях бугорки шероховатости могут играть роль своеобразных волноломов , затрудняя течение жидкой пленки и препятствуя образованию волн на ее поверхности. Таким образом, при этом режиме движения двухфазного потока увеличение относительной шероховатости стенок канал может снижать гидравлическое сопротивление. Эти соображения подтверждаются опытными данными, полученными в настоящей работе. При р=80 и 50 ата сопротивление шероховатой трубы приближается к гладкой, а при р=20 ата становится даже существенно ниже гладкой трубы. [c.127]

Воздействие шероховатости на теплообмен в трубах и кольцевых каналах имеет качественно один й тот же характер. [c.190]

В большинстве случаев сечения открытых русл по своим физическим размерам велики по сравнению с сечениями напорных труб. Следовательно, и число Рейнольдса становится очень большим. В то же время шероховатость открытых каналов в большинстве случаев больше, чем у труб, и относительная шероховатость также остается большой, несмотря на то, что гидравлический радиус возрастает. В результате турбулентное движение в открытых руслах чаще всего происходит в режиме с полным проявлением шероховатости, и величина к оказывается зависящей только от относительной шероховатости. [c.323]

Шероховатость поверхности водотоков (труб, каналов и т. д.) может быть весьма различной. Если поверхность труб и открытых лотков покрывается специально [c.160]

Напомним, что равномерным называется движение жидкости в каналах, лотках, трубах и т. п., когда размеры и форма поперечного сечения их постоянны по всей длине. В этом случае свободная поверхность жидкости параллельна линии дна канала, и уклон ее равен уклону дна. В открытом русле равномерное движение возможно лишь при постоянных уклонах дна, форме и шероховатости русла. Это можно увидеть, если составить уравнение Д. Бернулли для двух сечений открытого русла (например, трубы, работающей неполным сечением) при равно [c.140]

Величина А, при этом зависит от числа Рейнольдса и от относительной шероховатости трубы. При турбулентном движении берут значение с запасом 0,25. При этом коэффициент относительной шероховатости не отличается от числа Рейнольдса при дальнейшем его возрастании значение постоянно и нри этом тем больше, чем больше шероховатость трубы. Подобные же явления наблюдаются при прохождении потока через каналы между ребрами. Данные различных авторов в количественном отношении сильно разнятся друг от друга, что указывает на различные условия проведения опытов. Поэтому при выборе параметров из таблиц следует критически оценивать условия проведения экспериментов. Во всяком случае всегда следует учитывать потери на трение воздуха о стенки каналов. [c.536]

БЫСТРОТОК, канал, лоток или трубопровод, расположенный на крутом откосе и состоящий из входной части, канала, лотка или трубы и выходной части (гасителя). Как гидротехнич. сооружение Б. служит для сброса воды из верхнего бьефа в нижний, сплава леса молем или плотами (в случае каналов или лотков), прохода рыбы из нижнего бьефа в верхний. Сплав леса, а тем более проход рыбы требуют умеренных скоростей, каковые достигаются за счет увеличения шероховатости русла лотка (канала). Сброс воды должен происходить со скоростями, безопасными для сооружения и, как показал опыт, достигающими весьма больших величин (больше 20 м/ск). На этом основании Б. как гидротехнич. конструкции делят на 2 основных типа 1) Б. с нормальной шероховатостью или просто Б., 2) каналы и лотки с повышенной шероховатостью. В дальнейшем даны основы расчета и конструирования Б. с нормальной шероховатостью, ниже называемых просто Б. каналы и лотки с повышенной шероховатостью описаны особо (см. Рыбоходы). Теория движения жидкостей указывает, что последние сохраняют свою неразрывность (как это и положено в основу ур-ия Бернулли) при скоростях примерно до 14 м[ск. Потоки жидкости, движущиеся в соприкосновении [c.53]

VI.41. Канал трапецеидального сечения пересекается автомобильной дорогой, в насыпи которой устроена напорная труба. Определить, на каком расстоянии от трубы глубина воды в канале будет /i = 1 м и какая глубина установится на расстоянии / = 10 м от трубы в случаях, если а) напор перед трубой Л = 1,4 м расход Q = 2 м /с ширина канала по дну 6 = 1 м коэффициент заложения откосов т 1,5 уклон дна i = 0,008 коэффициент шероховатости п = 0,025 нормальная глубина протекания воды в канале = 0,62 м б) // = = 1,2 м Q = 2 M-V 6 = 1 м m = 1,5 i = 0,009 ti = 0,025 =-= 0,6 м в) // == 1,1 м Q = 1 м /с Ь == 1 м /п = 0 t = 0,005 п = = 0,017 м /г = 0,57 м. [c.169]

Другой вид искусственной шероховатости (рис. 10-3, в, г) подробно исследован в [Л. 17, 18, 33, 93, 102, 114]. При этом кольцевые выступы с различным относительным шагом sjh создавались как на наружной поверхности трубы при течении потока воды, воздуха и трансформаторного масла в кольцевом канале, так и на внутренней поверхности круглой трубы. Такой вид искусственной шерохо- [c.273]

Другой вид искусственной шероховатости (рис. 10-3, в, г) подробно исследован в [16, 17, 33, 92, 101, 113]. При этом кольцевые выступы с различным относительным шагом s h создавались как на наружной поверхности трубы при течении потока воды, воздуха и трансформаторного масла в кольцевом канале, так и на внутренней поверхности круглой трубы. Такой вид искусственной шероховатости изучался также в плоском щелевом канале. Итоги этих исследований были обобщены в [16, 17]. Анализ показал, что для этого вида шероховатости параметром, имеющим решающее значение для интенсификации теплоотдачи, является отношение расстояния между выступами s к их высоте h s/h. Остальные характеристики, такие как форма выступа (прямоугольная или треугольная), отношение hid, имеют второстепенное значение. При этом высота выступов h должна превышать толщину вязкого подслоя. В [16, 17] показано, что причина интенсификации теплообмена связана со срывом и разрушением вязкого подслоя выступами шероховатости и возникновением вихревых зон. Оказывается, что для параметра sih существует оптимальное значение, при котором интенсификация теплоотдачи максимальна. В результате обобщения многочисленных опытных данных автор [16, 17] получил уравнение для теплоотдачи [c.294]

При течениях вблизи шероховатой стенки профиль осредненной скорости может быть представлен формулой (1.54) для потоков не только в трубах, но и в плоских каналах и в пограничном слое. [c.46]

На рис. VI1-3 приведена обобщенная зависимость X от числа Re и относительной шероховатости стенок к1йэ (на графике в качестве параметра выбрана величина, обратная относительной шероховатости) при течении внутри труб и каналов. [c.7]

Шахты 137—139, 553—556 Шероховатость поверхностн труб и каналов эквивалентная 78—84 [c.672]

Приведенные выше результаты анализа коэффициентов сопротивления трения для гладких и вполне шероховатых труб, а также в переходном режиме были использованы Моуди для построения общей номограммы сопротивления При равномерном течении в трубах и каналах. Рисунок 13-12 является упрощенной номограммой Моуди fjt. 6] и будет использоваться ниже при вычислениях. Кривые приведены для различных относительных шероховатостей kJD. Значения для труб из различных материалов указаны под рис. 13-12 на стр. 296. [c.295]

До сих пор мы предполагали, что стенки рассматриваемого канала или трубы являются гладкими. Легко видеть, однако, что приведенные рассуждения применимы и в случае канала или трубы с шероховатыми стенками. Правда, в этом случае н функция ф( , ) в равенстве (6.48), и функция в формуле (6.49) могут зависеть также от дополнительных аргументов (или ко1Н ), Си 02у. .определяющих размеры, форму и взаимное расположение неровностей стенки. Однако естественно думать, что в ядре течения наличие шероховатости будет сказываться только через значения граничных условий и значение турбулентного напряжения трения зависящего от величины трения о стенку), но не непосредственно. Если это так, то соотношение (6.50) должно быть одинаковым и для гладких, и для шероховатых стенок. Однако в таком случае, предположив, что области в которых выполняются соотношения (6.49) и (6.50), частично перекрываются между собой, мы снова придем к функциональному уравнению (6.51) с той только разницей, что теперь функции / и /2 (но не /1) могут зависеть еще от дополнительных параметров, характеризующих шероховатость. Отсюда, как и выше, вытекает, что при < < < о все три функции /, /1 и /2 должны быть логарифмическими с общим коэффициентом А = 1/к при логарифме следовательно, этот коэффициент должен являться универсальной постоянной (так же как и коэффициент Ви который, впрочем, для труб и каналов в принципе может быть различным). Что же касается коэффициентов В и В2, то они могут содержать общее слагаемое, зависящее от размеров и характера шероховатости. Если считать, что формула (6.52) применима вплоть до значения г = Я1, то вообще В1=0 и Вг = В поэтому при этом предположении данные измерений коэффициента сопротивления позволяют сразу определить и значение коэффициента В (или коэффициента В в формуле (6.36), просто связанного с В). Именно таким образом, в частности, были получены значения В при разных /loiг /v, представленные в виде черных кружков на рис. 6.5. [c.263]

Что же касается до верхней границы значений г, для которых оказывается применимой логарифмическая формула (5.25), то выше уже отмечалось, что по данным Никурадзе и в гладких, и в шероховатых трубах эта граница в широком диапазоне чисел Рейнольдса оказывается весьма близкой к значению г = Я (так что логарифмический пограничный слой тянется почти до центра трубы). При этом, однако, для применения логарифмической формулы ко всему течению в трубе Никурадзе пришлось несколько изменить коэффициенты А и В по сравнению с теми, которые давали наилучшее совпадение в примыкающей к стенке части потока. Отсюда ясно, что предложенные Никурадзе логарифмические формулы для всего течения в целом нельзя считать совпадающими с теоретическим законом (5.25), справедливым при б(/Я1<т]<т]о. В самом деле, коэффициенты А и В в теоретической формуле (5.25), очевидно, должны определяться на основании по возможности массового материала, относящегося лишь к пристеночной части турбулентных течений только используя такие коэффициенты, можно пытаться выяснить, нарушается ли закон изменения скорости, отвечающий логарифмическому пограничному слою, в центральной части течения. Попытка такого рода впервые была предпринята Мил-ликеном (1938), использовавшим почти все имевшиеся в то время немногочисленные данные о течениях в трубах и каналах. [c.256]

Необходимо отметить также, что уравнение (7.162) обобш ает результаты измерения теплоотдачи в трубах и каналах с гладкими стенками. Поэтому использование его для расчета теплоотдачи при наличии шероховатостей на стенках приводит [c.300]

Экспериментально Рейнольдс установил, что критическая скорость прямо пропорциональна кинематической вязкости жидкости V и обратно пропорциональна диаметру трубы й, т, е, Окр= = fev/d. Безразмерный коэффициент пропорциональности к одинаков для всех жидкостей и для любых диаметров труб. Эта безразмерная величина называется критическим числом Рейнольдса и обозначается Reкp=i кpd/v. Критическое число Рейнольдса зависит от шероховатости стенок русла, наличия или отсутствия первоначальных возмущений в жидкости, конвекционных токов, условий входа жидкости в русло и др. Для круглых труб постоянного диаметра Кекр=2300, а для трубопроводов, лотков и каналов некруглого сечения Кекр = 575. [c.41]

В 1938 г. им были закончены опыты над движением жидкости в открытых каналах прямоугольного сечения. Опыты проводились при разных уклонах, ширине и глубине потока и различной относительной шероховатости. Обработка опытных данных Зегжда для открытого потока привела к графику, аналогичному графику Никурадзе для круглых труб, и показала не только качественное, но и количественное соответствие наблюдаемых в обоих случаях закономерностей. График Зегжда схематически изображен на [c.140]

По-видимому, в качественном плане влияние первых пяти параметров (wj, X, р, q, А) на Ардф является близким как для труб, так и для каналов сложной формы, что несколько облегчает задачу исследования. Необходимо также учитывать, что характер влияния таких параметров, как шероховатость Д и отчасти удельная тепловая нагрузка q на Ардф недостаточно ясен даже при течении [c.147]

Поперечное магнитное поле оказывает сильное влияние на турбулентное течение в шероховатых трубах. При течении в плоских каналах с отношением сторон рЗ>1 в присутствии поперечного магнитного поля эффективная высота шероховатости стенок увеличивается стенка, которая в отсутствие магнитного поля является гидравлически гладкой, становится при наложении достаточно сильного поля шероховатой (см. рис. 3.12). Это следует учитывать при расчете коэффициента сопротивления гладких труб по интерполяционной формуле (3.14), где для лучшего соответствия с опытом при больших Re и На в качестве предельной зависимости следует брать не кривую Никурад-36 — Блазиуса, а соответствующий закон сопротивления для шероховатой трубы. [c.76]

Течение недогретой воды при поверхностном кипении. В работах Н. В. Тарасовой [2.114], 3. Л. Миропольского [2.113] и др. было показано, что при поверхностном кипении воды в трубах образующиеся на стенке пузырьки пара приводят к росту эффективной шероховатости трубы, в результате чего обмен количеством движения между стенкой и ядром потока увеличивается. Коэффициент сопротивления в этом случае является функцией не только числа Re, но и теплового потока. Гидравлическое сопротивление при поверхностном кипении больше, чем при течении воды в тех же условиях, но без кипения. Для кипящей недогретой воды в трубах и кольцевых каналах в диапазоне давлений р = 5 —19,6 МПа была предложена формула [c.67]

При турбулентном течении в ядре потока коэффициент трения i3 должен главным образом зависеть от характера торможения на волнах, так же, как это имеет место при развитом турбулентном течении однофазной жидкости в шероховатых трубах, ибо ядро потока как бы движется в канале с жидкими стенками. Предположение, что процессы, происходящие при обтекании газовым потоком отдельных волн на поверхности пленки, аналогичны тем. которые происходят у бугорков шероховатой поверхности, высказывалось в известной работе П. Л. Капицы (1948). Шероховатость жидких стенок сильно изменяется в широких пределах в зависимости от режима течения пленки и ядра потока. К настоящему времени проведены систематические экспериментальные исследования по определению влияния шероховатости поверхности жидкой пленки на величину (С. Shearer, [c.202]

При турбулентном режиме течения в условия подобия как валорных, так и безнапорных потоков входит также подобие шероховатостей стенок каналов (см. например, график приложения 4, дающий для коэффициента сопротивления трения в трубах зависимость к = = / (Re, Д/0),где А — абсолютная шероховатость). [c.110]

Можно полагать, что с ростом высоты бугорков шероховатости начало режима, при котором начинается резкое увеличение гидравлического сопротивления (переход на шероховатый режим течения), сдвигается в область более низких паросодержаний. Получение количественных рекомендаций о влиянии шероховатости на гидравлическое сопротивление при движении двухфазного потока в пучках стержней требует постановки специального исследования, которое целесообразно первоначально проводить на трубах 6 . В связи с этим влияние шероховатости на Ардф в настоящей работе подробно не изучалось, и в приведенном ниже обобщении рассматриваются только опытные данные, полученные при ж 4Г0.9, когда исследуемые каналы были заведомо гидравлически гладкими по отношению к двухфазному потоку. [c.155]

Все приведенные формулы относятся к трубам, имеющим технически гладкую поверхность. Для иитенсификацин геилоотдачи в ряде случаев на поверхность наносят искусственную шероховатость или чаще всего применяют волнистые, а также различным образом оребрениые трубы (стержни). Однако следует считаться с тем, что одновременно возрастает и гидродинамическое сопротивление, причем, как правило, в большей степени, чем возрастает интенсивность теплоотдачи. Такой же эффект вызывают применяемые иногда турбулизирующие или закручивающие поток вставки в круглые трубы, а также дистанционные узлы в кольцевых каналах. Выбор подходящих вариантов должен основываться в подобных случаях на комплексном рассмотрении вопроса, учитывающем затрачиваемую на прокачку теплоносителя мощность, технологичность устройств, удобство сборки и эксплуатации, стоимость и прочие технико-экономические соображения. По этим вопросам имеется обширная специальная литература. [c.127]

Краткое содержание. Гидродинамический микроскоп позволяет наблюдать движение мельчайших частиц в потоке жидкости, пересекающих интенсивный пучок света, а это в свою очередь дает возможность измерять среднюю скорость жидкости, максимальные величины трех составляющих турбулентной скорости и их максимальное угловое отклонение от среднего направления потока жидкости. Следовательно, этот микроскоп может быть использован для изучения турбулентного потока, особенно вблизи твердой стенки. В статье приведены результаты некоторых исследований, проведенных по этой методике и касающихся главным образом вопросов пограничного слоя. Они включали в себя 1) исследование развитого турбулентного потока в гладком и шероховатом квадратных каналах и в гладкой круглой трубе 2) переход от ламинарного потока к турбулентному в пограничном слое длинного удо-бообтекаемого тела вращения и 3) статическое давление в развитом турбулентном потоке. [c.119]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...