Течение в шероховатых трубах

Аналогом относительной шероховатости трубы А/го в пограничном слое является величина А/б или А/б . Однако между этими аналогами есть существенная разница. Для трубы при постоянном А относительная шероховатость остается постоянной, тогда как в пограничном слое величина А/б (или А/б ) уменьшается вниз по течению вследствие возрастания б. В связи с этим режимы течения на отдельных участках пограничного слоя могут быть неодинаковыми. Если, например, принять, что турбулентный пограничный слой образуется от переднего края пластины, то на передней части последней, где б мало, отношение А/б будет велико и может иметь место режим полного проявления шероховатости. По мере удаления от переднего края величина A/S уменьшается и может быть достигнут режим неполного проявления шероховатости, а затем и гидравлически гладкий. Границы между участками с разными режимами определяются значениями безразмерного параметра u A/v так же, как для течения в шероховатых трубах. [c.371]

Течение в шероховатых трубах [c.41]

Коэффициент сопротивления для течения в шероховатой трубе с отношением сторон сечения р >1 можно рассчитать по формуле [c.76]

Теоретическое обоснование применимости уравнения (55) для турбулентно-турбулентного двухфазного течения в шероховатых трубах дается в приложении. [c.143]

Для случая течения в шероховатых трубах легко можно показать, [c.145]

Около стенки действительно оправдывается формула (9.70), причем по этим опытам Х"= 0,4. При течении в шероховатых трубах значение I такое же, как и при течении в гладких трубах с большими числами Re. [c.154]

В предыдущих разделах мы рассмотрели теорию теплообмена при турбулентном течении в гладких трубах. При анализе гидравлического сопротивления отмечалось, что шероховатость поверхности при турбулентном течении обусловливает повышение числа Нуссельта, тогда как при ламинарном течении влиянием ее на теплоотдачу можно пренебречь. В настоящее время разработана достаточно полная полуэмпирическая теория гидравлического сопротивления при турбулентном течении в шероховатых трубах. Соответствующая задача теплообмена намного сложнее, и, несмотря на то, что ей уделяется большое внимание, полная теория теплообмена при турбулентном течении в шероховатых трубах пока отсутствует. Однако для того, чтобы определить пределы применимости решений для гладких труб, мы обсудим влияние шероховатости на теплообмен качественно и приведем некоторые экспериментальные результаты. [c.238]

При турбулентном течении в шероховатых трубах на величину I, кроме критерия Re, оказывает влияние относительная шероховатость bid, где б — высота выступов шероховатости стенки. Если толщина пограничного слоя 276 [c.276]

Исследования турбулентного течения в гладких и шероховатых трубах во многом способствовали развитию полуэмпирических теорий турбулентности и их многочисленных приложений. Характеристики течений в шероховатых трубах были использованы К. К. Федяевским (1936) при исследовании влияния шероховатости поверхности на сопротивление в задачах внешней аэродинамики. [c.793]

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]

При этом кривая сопротивления для шероховатых труб сначала проходит через переходную область, в которой X зависит и от Ре, и от кз/В, но затем, после достижения определенного числа Рейнольдса, устанавливается квадратичный закон сопротивления, при котором Я зависит только от кз/Е, но не от Ре. Таким образом, при течении в шероховатых трубах следует различать три режима [c.556]

Указанное выше разграничение течения в шероховатых трубах на три режима непосредственно видно из рис. 20.21, а именно мы имеем [c.561]

В технических условиях течение около пластины (например, обтекание корабля, крыла самолета, лопатки турбины) обычно происходит при режиме, при котором стенка не является гидравлически гладкой. Поэтому течение около шероховатой пластины представляет такой же большой практический интерес, как и течение в шероховатой трубе. [c.586]

Таким образом, если относительная шероховатость труб меньше критической, то результаты, полученные для гладких труб, можно использовать для расчета течений в шероховатых трубах. [c.67]

Доказать, что при турбулентном течении в шероховатых трубах диссипация энергии определяется не абсолютным размером бугорков шероховатости, а отношением этого размера к радиусу трубы. [c.144]

Показать, что если при турбулентном течении в шероховатых трубах размер бугорков шероховатости г велик по сравнению с размером уо вязкого подслоя, то вместо (9.23) закон логарифмического профиля скорости имеет вид [c.144]

При турбулентном течении в шероховатых трубах следует различать [c.154]

В литературе часто встречается несколько иная точка зрения, основанная на концепции утолщения пограничного слоя в жидкостях с пониженным сопротивлением. В этом подходе внимание сосредоточивается на структуре пристенной турбулентности, а не на скорости диссипации во всем ноле течения. Для обоснования такого подхода очевидна важность экспериментов по снижению лобового сопротивления в шероховатых трубах, однако опубликованные до сих пор результаты до некоторой степени противоречивы. Корреляции, основанные на этом подходе, часто появляются в литературе и представляются обычно в терминах критического касательного напряжения на стенке Ткр, ниже которого снижение сопротивления не наблюдается. Если для коэффициента трения при отсутствии эффекта снижения сопротивления использовать [c.284]

Результаты экспериментального исследования коэффициента сопротивления в шероховатых трубах при различных значениях относительной шероховатости приведены на рис. 6.43. Эти данные свидетельствуют о том, что относительная шероховатость не влияет на критическое число Рейнольдса, характеризующее начало перехода ламинарного режима течения к турбулентному. [c.359]

Приведенные результаты получены при условии, что элементы шероховатости имеют примерно одинаковый размер и располагаются плотно друг к другу. Соотношения, полученные для такой идеализированной шероховатости, могут применяться для практических расчетов течения в технических трубах при условии, что установлена эквивалентная шероховатость данной поверхности. Эквивалентная шероховатость для многих типов реальной шероховатости найдена экспериментальным путем. [c.360]

На основе обобщения результатов опытных исследований с воздухом, водой, трансформаторным маслом при течении их в шероховатых трубах и кольцевых щелях средний коэффициент теплоотдачи предлагается определять по формуле [11] [c.304]

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]

При турбулентном течении жидкости в шероховатых трубах происходят существенные гидродинамические преобразования. Эти преобразования связаны с высотой бугорка шероховатости б и толщиной вязкого подслоя 6п- Упрощая явление, можно рассматривать два основных случая бугорки шероховатости глубоко погружены в подслой (5<Сбп) и бугорки шероховатости выходят за пределы вязкого подслоя (6>бп). [c.220]

Это соотношение хорошо описывает результаты многочисленных экспериментальных исследований турбулентного течения в шероховатых трубах. В этом случае величина В является функцией безразмерной величины hvjv, которая может рассматриваться как число Рейнольдса, составленное из абсолютной шероховатости и динамической скорости (рис. 6.42). Так как по определению v — WP, то, используя условие постоянства числа Рейнольдса на границе ламинарного подслоя (125) и линейный [c.357]

Из таких универсальных формул прежде всего следует назвать формулу Кольбрука и Уайта, применимую для всей области турбулентного течения в шероховатых трубах с естественной шероховатостью [c.144]

На графике на рис. 111 представлена зависимость ф от соотношения между диаметрами магистрали и параллельной трубыдля различных режимов течений и законов сопротивления (/ — ламинарное течение, 2 — турбулентное течение в гладких трубах, 5 — турбулентное течение в шероховатых трубах) очевидно, что при di = d независимо от характера течения ф = 0,5, т. е. [c.208]

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]

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]

Изложеиный выше подход основан на предположении о значении Z. Как показано в приложении, существуют два частных случая, при рассмотрении которых может быть непосредственно найдено значение Z. Первым из этих случаев является кольцевое течение двухфазного потока, для которого при турбулентнотурбулентном режиме течения в шероховатых трубах ( == 0) справедл1тво уравнение [c.137]

Подстановка уравнений (9), (57) и (60) в уравнение (45) для релшма течения в шероховатой трубе (и = 0) дает окончательную расчетную зависимость [c.144]

Дадим полуэмпирическое обоснование теории турбулентного течения в шероховатых трубах. Имея в виду, что в общем случае сопротивление Тц, по своей природе представляет отйесенное к единице площади суммарное сопротивление бугорков шероховатости, можно допустить справедливость формулы сопротивления и — скорость на высоте бугорка) [c.588]

После работы И. Никурадзе, посвяш енной экспериментальному исследованию турбулентного течения в трубах с зернистой шероховатостью, в нашей стране были проведены экспериментальные и теоретические исследования турбулентного течения в шероховатых трубах для широкого класса шероховатостей (неравномерная шероховатость, металлические новые трубы с технической шероховатостью, промышленные трубопроводы и т. п.). Результаты соответствующих экспериментальных исследований изложены в работе К, К, Федяевского и Н. Н, Фоминой (1940), а также в монографиях А. П. Зегжды (1957), А, Д. Альтшуля (1962) и И. Е, Идельчика (1954). Теоретическое исследование структуры формул для распределения скорости в трубах с различными геометрическими параметрами шероховатости было выполнено Л, Г. Лойцянским (1936) с помощью аппарата теории подобия. [c.793]

При течении в шероховатой трубе важную роль играет относительная шероховатость /с/Л, где Я есть радиус трубы. Аналогом этой величины при обтекании шероховатой пластины является отношение /с/б, где б есть толщина пограничного слоя. Существенная разница между обоими течениями состоит в том, что для трубы относительная шероховатость к Я при постоянном к остается постоянной, в то время как для пластины относительная шероховатость /с/б уменьшается по мере удаления рт передней кромки пластины, так как толщина пограничного слоя увеличивается вниз по течению. Это обстоятельство приводит к тому, что передняя и задняя части пластины ведут себя неодинаково в отношении сопротивления, вызываемого шероховатостью. Примем для простоты, что пограничный слой становится турбулентным, начиная от передней кромки пластины. Тогда в передней части пластины, где отношение /с/б велико, мы будем иметь некоторый участок с режимом полного лроявления шероховатости. Дальше будет следовать так называемый пере- [c.586]

Дадим по луэмпирическое обоснование теории турбулентного течения в шероховатых трубах. Имея в виду, что в общем случае српротив- [c.734]

Таким образом, законы сопротивления при течении жидкик металлов в шероховатых трубах соответствуют законам для неметаллических жидкостей. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...