Движение жидкости в шероховатых трубах

Движение жидкости в шероховатых трубах [c.283]

Например, при движении жидкости в прямой гладкой трубе характерными размерами являются диаметр и длина трубы если труба изогнута, то дополнительным характерным размером является радиус кривизны трубы. При течении жидкости в шероховатых трубах представляют интерес размеры, оценивающие высоту неровностей и их концентрацию на поверхности теплообмена. Все необходимые размеры /о, U, I2 и т. д. должны быть заданы в условиях задачи. В этом случае под знаком функции в уравнениях (5-14) — (5-17) должны быть величины [c.155]

Относительный размер ламинарного участка пограничного слоя на крыле, особенно при малой турбулентности набегающего потока, зависит также от степени шероховатости крыла вблизи передней его кромки и от наличия производственных недостатков обработки поверхности в этой области крыла. Такое отличие движения жидкости в пограничном слое от движения в трубе может быть легко объяснено. Ламинарное движение жидкости в длинной трубе в области, достаточно удаленной от входа в трубу, не может зависеть от условий втекания жидкости в трубу, так как возмущения, зародившиеся вблизи входа или вошедшие вместе с внешней жидкостью, должны затухать. Иначе обстоит дело с пограничным слоем, через внешнюю границу которого вдоль всего слоя поступает-внешняя жидкость. Кроме того, как уже ранее упоминалось, вблизи носика крыла пограничный слой еще очень тонок, и любые даже очень незначительные по размеру бугорки шероховатости проникнут сквозь пограничный слой, нарушая его движение. [c.585]

Детальное исследование движения жидкости по шероховатым трубам было выполнено Никурадзе ). В трубах, с которыми экспериментировал Никурадзе, шероховатость создавалась искусственно это позволило изменять ее в широких пределах и достаточно точно знать ее величину. Подготовка труб к эксперименту производилась следующим образом. Внутренняя поверхность гладкой трубы покрывалась специальным лаком и затем в трубу насыпался предварительно просеянный песок, для [c.515]

Для многих процессов течения и теплоотдачи существен не только размер /о, но и некоторые другие характерные размеры. Например, при движении жидкости в прямой гладкой трубе характерными размерами являются диаметр и длина трубы если труба изогнута, то дополнительным характерным размером является радиус кривизны трубы. При течении жидкости в шероховатых трубах представляют интерес размеры, оценивающие высоту неровностей и их концентрацию на поверхности теплообмена. Все необходимые размеры /о, /ь /г и т. д. должны быть заданы в условиях задачи. В этом случае под знаком функции в уравнениях (5-15) — (5-18) должны быть и величины [c.143]

В соответствии с описанными особенностями структуры турбулентного потока и связи структуры с высотой выступов шероховатости стенок обычно различают три вида его движения. Первоначально считалось, что движение в гладкой области соответствует движению жидкости в гладких трубах, установленному Блазиусом для чисел Рейнольдса в пределах до 100 000. Последующие исследования показали, что [c.108]

Участки кривых 4 характеризуют собой переход от области движения жидкости по гидравлически гладким трубам к области движения по гидравлически шероховатым трубам 5. Таким образом, в зоне 4 коэффициент гидравлического трения Я зависит как от шероховатости, так и от числа Рейнольдса. Для определения коэффициента Я в этой области можно рекомендовать формулу А. Д. Альтшуля [c.47]

Предположим, что при турбулентном движении жидкости в трубе выступы шероховатости на стенке трубы имеют высоту А. Если [c.116]

Из предыдущего изложения следует, что потери энергии (напора) в гладких и в шероховатых трубах при ламинарном режиме движения жидкости пропорциональны первой степени скорости, а в случае турбулентного режима — квадрату скорости. При этом квадратичный закон сопротивлений для шероховатых труб справедлив только для вполне турбулентного режима, под которым понимается движение при полном разрушении ламинарного подслоя. [c.149]

Своеобразный характер имеют кривые X = f(Re) для деревянных труб, прорезиненных шлангов (армированных внутри проволокой), трубопроводов с винтовой нарезкой и т. д. Для расчета подобных трубопроводов до сих пор пользуются опытными кривыми и эмпирическими формулами, каждая из которых справедлива в определенной узкой области изменения факторов, определяющих движение жидкости в трубах (скорость движения, диаметр трубы, вязкость жидкости, шероховатость стенки и т. д.). Поэтому нельзя экстраполировать эмпирические формулы на области, для которых их применимость не проверена. Это может привести к грубым ошибкам и просчетам. [c.192]

В области квадратичного сопротивления, соответствующей большим числам Рейнольдса, вследствие относительно малой толщины ламинарного слоя выступы шероховатости стенок русл попадают в ядро течения и оказывают сопротивление движению жидкости. В переходной области (между областями гидравлически гладких труб и квадратичного сопротивления) выступы шероховатости стенок русл частично находятся в ламинарном слое, а частично попа- [c.56]

На выходе из каждой пары труб блока образуется карман с застойной зоной жидкости скорости движения жидкости в этой зоне минимальны, благодаря чему вымывание из блока уловленных механических частиц затруднено кроме того, с этой же целью внутренние поверхности концентричных труб выполняются шероховатыми. [c.532]

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]

В технических трубопроводах (т. е. с разнозернистой шероховатостью) шероховатость стенок отличается от равномерно зернистой шероховатости, имевшей место в опытах Никурадзе (см. 5-10). Для шероховатых труб было предложено подсчитывать Я по указанным выше формулам, полагая, что Д — так называемая эквивалентная шероховатость. Под эквивалентной шероховатостью понимают высоту выступов равномерно зернистой шероховатости из однородного песка, применявшегося в опытах Никурадзе, при которой в квадратичной области получается такая же величина Я, что и в рассчитываемом трубопроводе. Определяют величину эквивалентной равномерной зернистой шероховатости из опытов, проводимых при движении жидкости в квадратичной области (где Я не зависит от Не). Измеряя с помощью пьезометров потери по длине йдл (на участке длиной I) и зная диаметр трубопровода и среднюю скорость V, находят Я из формулы (5-12) [c.109]

При ламинарном режиме движения жидкости гидравлический коэффициент трения л является функцией числа Рейнольдса = / (Ке ) и прямо пропорционален скорости. Формула (58 справедлива также и для турбулентного режима движения жидкости. При этом режиме течения жидкости коэффициент К зависит не только и не столько от числа Рейнольдса, сколько от размеров и формы неровностей на внутренней поверхности труб. Для расчетов вводят понятие об эквивалентной шероховатости Кз, ыы, которая представляет собой условную форму шероховатости, размеры которой так же влияют на характер движения жидкости в трубе, как и реальные неровности в ней. [c.37]

Полуэмпирическая теория турбулентности дает следующее объяснение приведенным закономерностям изменения коэффициента к. Толщина ламинарного слоя, расположенного у стенки русла, изменяется в зависимости от числа Рейнольдса. С уменьшением числа Рейнольдса толщина ламинарного слоя увеличивается, а с увеличением числа Рейнольдса она уменьшается. В области гидравлически гладких труб, соответствующей сравнительно малым числам Рейнольдса, выступы шероховатости стенок русел полностью находятся в ламинарном слое и по существу не оказывают сопротивления движению жидкости. В этой области сопротивление движению обусловливается только внутренними сопротивления.ми, вызванными турбулентным перемешиванием. В области квадратичного сопротивления, соответствующей большим числам Рейнольдса, вследствие относительно малой толщины ламинарного слоя выступы шероховатости стенок русел попадают в ядро течения и оказывают дополнительное сопротивление движению жидкости. В переходной области выступы шероховатости стенок русел частично находятся в ламинарном слое, а частично попадают в ядро течения. В этой области сопротивления движению жидкости, обусловленные внутренними сопротивлениями и шероховатостью стенок русел, соизмеримы. [c.42]

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]

С физической точки зрения для сопротивления жидкости при движении в шероховатой трубе существенно отношение высоты к элемента шероховатости к толщине пограничного слоя, причем основную роль играет толщина ламинарного подслоя б , следовательно, физически важной безразмерной характеристикой шероховатости является отношение /б/. Если высота элемента шероховатости настолько мала (или пограничный слой настолько толст), что все выступы шероховатости лежат внутри ламинарного подслоя, т. е. если к < б , то шероховатость вообще не вызывает никакого увеличения сопротивления. В этом случае шероховатая стенка является как бы гидравлически гладкой. При ламинарном течении Хагена — Пуазейля все шероховатые трубы являются гидравлически гладкими шероховатость при таком течении не оказывает никакого влияния на сопротивление. Так как, согласно сказанному в 3 настоящей главы, толщина ламинарного подслоя равна [c.555]

Таким образом, для определения потерь напора в шероховаты трубах при турбулентном движении жидкости получена та же фор мула Дарси—Вейсбаха, что и для ламинарного режима (см. под разд. 4.2). [c.94]

Исследования движения жидкости в шероховатых трубах позволяют сделать ряд общих выводов. При ламинарном течении теплоотдача и гидравлическое сопротивление не зависят от величины относительной шероховатости. При турбулентном движении жидкости шероховатость начинает сказываться на теплоотдаче и гидравлическом сопротивлении при различных значениях числа Ке. Чем меньше тем больше предельное число Кепр, соответствующее изменению закона теплоотдачи. При этом одновременно с ростом коэффициента теплоотдачи увеличивается и гидравлическое сопротивление Др. [c.208]

Из новых работ о движении жидкостей в трубах следует упомянуть следующие Кона ков П. К., Новая формула для коэффициента сопротивления гладких труб. Доклады Акад. Наук СССР, т. Ы (1946), №7 Невзглядов В. Г., О турбулентном движении жидкостей в круглых трубах. Изв. Акад. Наук СССР, Отд. техн. наук, 1445, №9 Невзглядов В. Г., О турбулентном потоке в шероховатых трубах. Доклады Акад. Наук СССР, т. ЬУ (1947), №2 Якимов Л. К., Новый закон турбулентного движения вязкой жидкости. Доклады Акад. Наук СССР, т. Ь. (1945). [Прим. перев.) [c.227]

Можно приближенно считать, что движение жидкости по шероховатой трубе определяется двумя параметрами числом Рейнольдса R и относительной шероховатостью стенок s. Этот последний параметр имеет особенно большое значение, ибо равенство величин е для разных труб является условием их геометрического подобия, без которого не может быть и подобия динамического. В шероховатых трубах, имеющих равные значения е, сходственными точками можно считать точки, для которых равны значения -f- в самом деле, так как для сходственных точек —= onst. > к 0 [c.513]

Два основных вопроса, которые интересуют инженера при рассмотрении турбулентного движения жидкости в трубах, — это определение потерь напора и распределения скоростей по поперечному сечению трубы. Опыты показывают, что как распределение скоростей, так и потери напора могут сильно меняться в зависимости от диаметра трубы, скорости движения, вязкости жидкости и шероховатисти стенок труб. При этом шероховатость стенок в свою очередь определяется рядом факторов материалом стенок характером механической обработки [c.172]

Каждая из подобных формул справедли-. ва в какой-то определенной, узкой обла- сти изменения факторов, определяющих движение жидкости в трубах (скорость движения, диаметр трубы, вязкость жидкости, шероховатость стенки и т. д.), соответственно опытам, на основании которых рассматриваемая формула получена. [c.191]

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]

Если при движении жидкости в трубопроводе имеет место турбулентный режим в доквадратичной области шероховатых труб (практически весьма часто встречающийся случай), когда % = = / (е, Re), для расчета могут быть использованы установленные выше зависимости для квадратичного закона сопротивления с введением в них поправочного коэффициента р — на неквадратич-ность . [c.225]

В предыдущих гл. 7 и 8 были рассмотрены способы теоретического анализа процессов теплоотдачи на основе теории пограничного слоя на примере продольно и поперечно-омываемой пластины и вынужденного движения жидкости в гладкой круглой трубе. При этом физические константы К, ji,, р, с), от которых зависит способность жидкости переносить теплоту, принимались постоянными. Кроме того, не учитывалось влияние свободной конвекции, которая может либо усиливать теплоотдачу при вынужденном движении жидкости, либо ослаблять ее. Однако теоретическое определение теплоотдачи при наружном омывании тел более слоя ной формы или при вынужденном движении в трубах некруглого сечения с шероховатыми стенками (практически внутренние стенки труб всегда имеют шероховатую поверхность) с учетом переменности физических констант жидкости и свободной конвекции пока невозможно. Следует отметить, что значительная часть сведений о процессах переноса теплоты, которыми мы располагаем, была получена экспериментально. Поэтому инежерные расчеты теплоотдачи в основном построены на экспериментальных сведениях. [c.185]

Для течения в шероховатых трубах в отсутствие магнитного поля гидравлическое сопротивление при ламинарном режиме практически не отличается от сопротивления при течении в гладких трубах. В поперечном магнитном поле картина течения в шероховатых трубах существенно меняется. Исследование свободного обтекания тел проводящей жидкостью [17] показало, что наложение магнитного поля приводит к увеличению давления в окрестности лобовой части тела и к понижению в кормовой (т. е. к увеличению сопротивления формы), к повышению сопротивления трения вследствие увеличения градиента скорости на поверхности тела, к безотрывности течения при больших значениях индукции магнитного поля и т. д. Обтекание элементов шероховатости, расположенных на стенке, имеет специфические особенности, однако качественно влияние поперечного магнитного поля на течение в обоих случаях аналогично. Численное решение дифференциальных уравнений движения для ламинарного плоскопараллельного течения несжимаемой проводящей жидкости между бесконечными непроводящими плоскостями, имеющими равномерно расположенные призматические выступы квадратного сечения [18], подтверждает это предпо- [c.66]

С гидравлической точки зрения движение жидкосгно фазы смеси при расслоенной структуре течения можно рассматривать как некоторый аналог безнапорного режима течения жидкости в наклонной трубе. Следовательно, экспериментальное исследование закономерностей изменения коэффициентов и Ji,, входящих в уравнение (64), можно свести к установлению зависимости 5i,, 2, = = /(Rej,2, е) на основании оиыгаых данных по безнапорному режиму течения жидкости при соответствующих значениях чисел Рейнольдса и относительной шероховатости для различных углов наклона труб к горизонту. [c.183]

При малой интенсивности возмущений во внешнем потоке в опытах как с пластинками, так и с крыльями, удавалось затянуть переход на большие значения Ревкр> яем в случае сильно возмущенных потоков. Так, например, в пограничном слое на пластине, помещенной в мало турбулентную аэродинамическую трубу, наблюдалось ламинарное движение вплоть до критического сечения пограничного слоя, где Явбкр = 6290, а на полированных металлических крыльях самолета в полете Ревкр доводилось до величины 9300. Это показывает, что относительный размер ламинарного участка пограничного слоя на крыле, особенно в спокойном набегающем потоке, зависит от шероховатости поверхности крыла вблизи передней его кромки или наличия производственных недостатков обработки поверхности в этой области крыла. Такое отличие движения жидкости в пограничном слое от движения в трубе может быть объяснено тем, что вблизи носика крыла пограничный слой еще очень тонок, бугорки шероховатости проникнут сквозь пограничный слой и станут источниками возмущений во внешнем потоке, которые будут проходить внутрь пограничного слоя через внешнюю его границу. [c.528]

Контрольно-регулирующая и вспомогательная гидроаппаратура выбираются по основным параметрам гидропривода номинальному давлению р и расходу Q. Типы гидромашин, условия и режим эксплуатации гидропривода являются в этом случае дополнительными условиями. В частности, тонкость фильтрации 6 рабочей жидкости для обеспечения нормальной эксплуатации аксиально-поршневых гидромашин должна быть не менее 0,025 мм, что определяет выбор типа фильтра. Циклограмма необходима для определения номинальной емкости V гидроаккумулятора. Предварительный расчет параметров силовых гидроагрегатов и гидроаппаратуры несет в себе необходимую информацию для завершения, в основном, принципиальной схемы, разработки монтажной гидросхемы и размещения выбранного ги ообору-дования на кране. После вычерчивания монтажной схемы определяются потери давления в гидролиниях и в гидроаппаратуре приводимые к местным потерям и потерям по длине гидролиний. Эти потери сложным образом зависят от характера движения жидкости в трубах, шероховатости внутренней поверхности, характеристик сужений и расширений [1, 3]. [c.299]

Всё ТО, что говорилось выше о движении жидкости в трубах, справедливо без учёта влияния шероховатости. Влиянию шероховатости на зависимость коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса было посвящено большое количество экспериментальных работ. На рис. 107 приведены графики зависимости Jg(100X) от lg Р с учётом различных значений отношения относительной, шероховатости к числу Рейнольдса. Под относительной шерохова- [c.484]

Проведенные Никурадзе исследования движения жидкости в трубах, поверхность которых была покрыта однородной песочной шероховатостью Л. 172], показывает, что можно р-азличать три степени шероховатости [c.331]

Потери напора на трение при турбулентном движении жидкости в трубе с поперечным сечением некруглой формы можно рассчиты-. вать по формуле Дарси (3.4), в которой вместо диаметра трубы принимают гидравлический (эквивалентный) диаметр г=4/ = 4о)/х. Число Рейнольдса в этом случае равно г йт/х. При расчете коэффициента X гладких и шероховатых труб некруглых сечений можно пользоваться формулами для круглых труб, за исключением вытя- [c.85]

Работа А. П. Зегджа. При анализе движения жидкости в открытых руслах, точно так же как и при исследовании движения жидкости в трубах, связь между числом Рейнольдса Ке, относительной шероховатостью и величиной коэффициента Дарси к или коэффициента Шези Со лучше всего устанавливать графически, откладывая по оси абсцисс логарифмы Ке, а по оси ординат — логарифмы К. Такую зави- [c.137]

Трубы, в которых коэффициен т гидравлического трения вовсе не зависит от вязкости жидкости (числа Рейнольдса), а только от относительной шероховатости, называют вполне шероховатыми . Трубы же, в которых оэффициент "к вовсе не зависит от шероховатости стенок, а тол1.ко от числа Рейнольдса, называют гидравлически гладкими. Лз графика Никурадзе видно, что одна и та же труба в одних условиях может быть гидравлически гладкой, а в других вполне шероховатой. Область движения, в которой X зависит и от Re, и от kjd, называют переходной (область смешанного трения). [c.174]

Полуэмпирические формулы для определения коэффициента трения (XII,46) и (XII.48), имеющие теорети(еское обоснование и охватывающие движение в трубах разного диаметра, гри различных скоростях и для различных жидкостей, появились сравнительн ) недавно. В различных областях техники до сих пор продолжают пользоваться многочисленными эмпирическими формулами, полученными непосредстве но путем обработки опытных данных и действительными лишь в ограниченных условиях (для определенных жидкостей, определенных диаметров труб, 1 коростей течения, температур и т.д.). В этих формулах шероховатость степс < принимается постоянной или учитывается с помощью специальных коэффициентов (так называемые коэффициенты шероховатости), причем для каждой формулы даются особые шкалы коэффициентов шероховатости в зависимости о г материала трубы. [c.190]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...