Зависимость коэффициента сопротивления X в гладких трубах от числа Рейнольдса

Фиг, 187. Зависимость коэффициента сопротивления гладкой трубы от числа Рейнольдса а) область ламинарного течения, б) переходная область, в) область турбулентного течения. [c.470]

Рис. 6.11. зависимость коэффициента сопротивления X от числа Рейнольдса Rbd для шероховатых труб различной шероховатости. Данные для R/ho—Ганавича (технически гладкие трубы), остальные данные — Никурадзе (песочная шероховатость). [c.270]

Изложенный метод расчета турбулентного пограничного слоя на пластине построен на эмпирической зависимости, полученной в опытах с гладкими пластинами. В практических условиях течение вдоль пластины (поверхности крыла, лопасти, корпуса) чаще всего не является гидравлически гладким. Как и течение в трубе, любое течение в турбулентном пограничном слое на шероховатой поверхности можно отнести к одному из трех режимов гидравлически гладкому, при котором высота выступов поверхности не влияет на сопротивление переходному или режиму неполного проявления шероховатости, при котором на коэффициент сопротивления влияют как число Рейнольдса, так и шероховатость режиму полного проявления шероховатости или квадратичному, при котором коэффициент сопротивления зависит только от шероховатости. [c.371]

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]

Таблица 20.2. Зависимость коэффициента сопротивления X в гладких трубах от числа Рейнольдса (см. рис. 20.9)

Круглые трубы. Коэффициент сопротивления трения круглой трубы (1о) в зависимости от числа Рейнольдса и относительной шероховатости может быть найден по графику (рис. 1.1). Для технически гладких труб при Ре = 4 10 10 используется формула Блазиуса [c.20]

Экспериментами установлено, что коэффициент гидравлического трения к в формуле Дарси — Вейсбаха, а соответственно и потери напора по длине зависят от числа Рейнольдса и от относительной шероховатости. Это вытекает и из теоретических исследований. Поэтому усилия как советских, так и зарубежных ученых были направлены на выявление характера этой зависимости. Было установлено, что при больших числах Рейнольдса и высокой шероховатости коэффициент гидравлического трения "к в трубах совсем не зависит от вязкости жидкости (числа Рейнольдса), а зависит только от относительной шероховатости (в этих условиях трубы и русла называют вполне шероховатыми). Трубы же, в которых коэффициент К зависит только от числа Рейнольдса и не зависит от относительное шероховатости, что бывает при сравнительно малых Re и kid, называют гидравлически гладкими. При этом один и тот же трубопровод в одних условиях может быть гидравлически гладким, а в других — вполне шероховатым. Условия, в которых А. зависит и от числа Рейнольдса йот относительной шероховатости, называются переходной областью. Это объясняется тем, что при малых числах Рейнольдса вблизи стенок сохраняется сравнительно толстый ламинарный слой, и выступы шероховатости обтекаются н<идкостью без образования и отрыва вихрей. Свойства поверхности стенок трубопровода в этом случае не влияют на сопротивление и зависимость К = f (Re) выражается в логарифмических координатах прямой (см. рис. V. 6). [c.91]

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]

Фиг. 192. Зависимость коэффициента сопротивления гладкой трубы от числа Рейнольдса при турбулентном течении (формула Блазиуса). Для сравнения показана также зависимость Я от К при ламинарном теченип (формула Пуазейля).

Влияние поверхностной шероховатости стенок наглядно видно КЗ фиг. 204, где представлены результаты опытов Сэфа и Шодера (1803 г.), обработанных так, что за параметр взято число Рейнольдса. Экспериментальные точки, соответствующие технически гладким (тянутым) латунным трубам, вполне удовлетворительно располагаются вдоль прямой, изображающей (в логарифмических масштабах) закон Блазиуса. Экспериментальные же точки, соответствующие железным оцинкованным трубам, располагаются выше этой прямой и по мере возрастания шероховатости оцинковки дают зависимости, все более отклоняющиеся от закона Блазиуса. Из этой диаграммы видно, что при больших значениях числа Рейнольдса коэффициент сопротивления железной оцин1Лванной трубы может быть почти в два раза больше коэффициента сопротивления латунной трубы. [c.510]

Имеется несколько возможных путей представления данных по снижению сопротивления, и часто то, что кажется противоречащим действительности, на самом деле оказывается просто следствием иного выбора системы графического представления. Рассмотрим график зависимости коэффициента трения от числа Рейнольдса типа приведенных на рис. 7-1 и 7-2. Линии 7 относятся к ньютоновским жидкостям, причем левые ветви соответствуют паузейлевому закону, справедливому для ламинарных течений, а правые ветви обычно представляют собой корреляции для гладких труб. [c.281]

В последние годы в ИВТАН СССР проведена большая серия опытов [4.109—4.111] для выявления влияния малых шероховатостей на теплообмен в закризисной области. Шероховатости выполпялись в виде одно-заходной резьбы. Профилограымы исследованных шероховатостей показаны на рис. 4.27. Шероховатость типа 1 имела высоту выступов К = --= 4,5 мкм, шаг S= 450 мкм типа 2 — К = 100 мкм, S == 2000 мкм. На рис. 4.28 показана зависимость коэффициентов гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса для шероховатости труб и технически гладкой трубы. Рассматриваемые шероховатости не изменили величину Жгр (см. рис. 4.29). При всех исследованных условиях по параметру а гр расслоения точек не наблюдалось. [c.188]

Гидравлические характеристики, как правило, определяются проще, и в принципе, имея такую связь, можно было бы определить и характеристики теплообмена. Однако, как известно, только для простейшего случая турбулентного течения при Рг=1 в гладкой трубе или на пластине можно теоретически определить эту зависимость. Для более сложных случаев приходится применять полуэмпирические соотношения. Связь между коэффициентом гидравлического сопротивления " и числом Нуссельта или Стентона обычно называют аналогией Рейнольдса. Для безградиентного потока на пластине или (условно) в трубе имеем St= /8 или Nu=( /8) КеРг. Эти зависимости приближенно справедливы для гладкой трубы. При поперечном омывании тел с отрывом потока, например цилиндра, эта зависимость оказывается несправедливой, так как нарушается условие подобия полей скоростей и температур. Кроме того, сопротивление давления, входящее в коэффициент сопротивления, не применяется полезно с точки зрения передачи тепла (в отличие от сопротивления трения). Рассмотрим на основании экспериментальных данных связь между коэффициентом гидравлического сопротивления и числом Nu для практически интересных случаев плохоомываемых тел — поперечного омывания цилиндра [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...