Течение жидкости в шероховатых трубах

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]

Развитый турбулентный режим течения жидкости в шероховатых трубах с квадратичной по скорости зависимостью сопротивления характеризуется величиной [c.31]

При турбулентном режиме течение жидкости в шероховатых трубах Я зависит не только от числа Рейнольдса, но и от величины [c.122]

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]

ТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ШЕРОХОВАТЫХ ТРУБАХ [c.154]

При аналогичном течении жидкости в шероховатых (металлических) трубах коэффициент гидравлического сопротивления определяется не только значением числа Рейнольдса, но и относительной шероховатостью труб е = где — эквивалентная шерохо- [c.183]

На рис. 81, где представлены экспериментальные данные, относящиеся к безнапорному режиму течения жидкости в наклонных трубах, прослеживается четкая завнсимость коэффициента сопротивления Ki от относительной шероховатости е и критерия Re. [c.184]

Следует отметить, что дальнейшая численная реализация всей модели производится по итерационному принципу послойно по длине трубы. Поскольку рассматриваются задачи течения жидкости в трубе с периодической поперечной шероховатостью, то изотермическое течение жидкости в такой трубе или канале можно считать также периодическим с периодом по направлению 2, равным шагу дискретной шероховатости 5. [c.570]

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]

Рис. 25.3. Зависимости коэффициента трения С/ от числа Рейнольдса Re при течении жидкости в гладких (сплошные линии) и шероховатых (штриховые линии) трубах

ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ В ТРУБАХ НЕКРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ, В ИЗОГНУТЫХ И ШЕРОХОВАТЫХ ТРУБАХ [c.217]

Рис. 8-17. Теплоотдача при турбулентном течении жидкости в круглых шероховатых трубах (rf=16,7 мм, вода шероховатость выполнена в виде резьбы треугольного профиля). д a/d=0,0063 —a/d=0,0n Q -=0,038.

Таким образом, законы сопротивления при течении жидких металлов в шероховатых трубах соответствуют законам сопротивления при течении неметаллических жидкостей. [c.56]

Коэффициент сопротивления I зависит от характера течения жидкости. В случае ламинарного потока в круглых трубах I уменьшается обратно пропорционально увеличению числа Re и не зависит от степени шероховатости трубы. В случае турбулентного потока, кроме зависимости от Re, коэффициент сопротивления к изменяется с изменением шероховатости трубы Д (рис. 14). [c.34]

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]

Рис. 8-19. Теплоотдача при турбулентном течении жидкости в круглых шероховатых трубах шероховатость в виде резьбы треугольного профиля, д б/сг=0,0063 -в/<г О,ОИ о - в/й=0,038 =116.7 мм, вода.

Ламинарное течение жидкости в трубе или канале с периодической поперечной шероховатостью можно считать также периодическим с периодом по направлению основного движения, равным шагу шероховатости. [c.543]

Потери напора по длине. Эти потери обусловлены силами внутреннего трения и представляют собой потери энергии. Они возникают в прямых трубах постоянного сечения (как в шероховатых, так и в гладких) и возрастают пропорционально длине трубы. Многочисленные опыты показывают, что внутреннее трение суш,ественно зависит от скорости потока, а следовательно, от режима течения жидкости. Установлено, что при ламинарном режиме потери напора по длине прямо пропорциональны средней скорости h = aw, а при турбулентном — средней скорости в степени т = 1,75—2,0 = Ьш . [c.287]

До тех пор пока выступы шероховатости полностью погружены в ламинарный пограничный слой, т. е. когда k < наличие этих выступов не создает различий в шероховатости, понимаемой в гидравлическом смысле для структуры потока в этом случае нет разницы между гладкими и шероховатыми поверхностями стенок и коэффициент X не зависит от шероховатости, а зависит только от числа Рейнольдса и определяется как для гладких труб (1—3-я зоны). Если же выступы шероховатости выходят за пределы пограничного слоя k > 6 ламинарное течение нарушается и наличие выступов шероховатости, приводит к отрыву жидкости от стенок и образованию в ней вихрей. [c.140]

При проектировании трубопроводов разного назначения их диаметр назначается с таким расчетом, чтобы полностью обеспечить потребителей транспортируемой жидкостью или газом при этом обычно предполагается, что гидравлическое сопротивление труб в течение всего срока эксплуатации остается постоянным. В действительности же во многих случаях пропускная способность трубопроводов постепенно уменьшается в процессе их эксплуатации, снижаясь в некоторых случаях (например, для водопроводов) до 50 % расчетной и даже более. Это связано с увеличением шероховатости труб по мере их использования вследствие коррозии й инкрустации. Эти [c.295]

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]

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]

Так, например, на течение газожидкостной смеси в трубе можно воздействовать граничными условиями на контурах системы, т. е. меняя скорости, давления и места подачи газа и жидкости в трубу, степень шероховатости трубы, ее диаметр и т. п. Форма же совместного движения обоих компонентов потока будет перестраиваться уже как следствие изменения указанных внешних воздействий. [c.15]

Теплоотдача в шероховатых трубах. При турбулентном течении жидкости в шероховатых трубах происходят существенные гидродинамические преобразования. Эти преобразования связаны с высотой бугорка шероховатости б и толщиной ламинарного подслоя 6л.ц. Упрощая явление, можно рассматривать два основных случая бугорки шероховатости глубоко погружены в ламинарный подслой (8 бл.п) и бугорки шероховатости выходят за пределы ламинарного шодслоя (б > бл.п)-В первом случае бугорки шероховатости не арушают ламинарно-сти течения в подслое, они обтекаются без отрыва и вихреобра-зований. При этом нет никакой разницы между гладкой и шероховатой трубами. Такое омывание бугорков шероховатости тем вероятнее, чем меньше число Ке и относительная шероховатость 6/ ( — диаметр трубы), так как с уменьшением числа Ке толщина подслоя увеличивается. Понятие относительной шероховатости при этом приобретает чисто гидродинамический смысл. [c.208]

Наоборот, при течении несжимаемой жидкости в шероховатой трубе, при больших числах Рейнольдса коэффициент гидравлического сопротивления зависит только от относительной шероховатости, т. е. коэффициент С автомоделей относительно Ре. При этом критерий Ьа оказывается прямо пропорциональным критерию Ре (так называемая вторая автомодельная область) Ч [c.50]

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 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]

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]

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]

I — область гидравлически гладких труб. В этой области шероховатость трубы не оказывает влияния на характер течения жидкости в ней. Потерн напора на трение по длине прямо проиор- [c.37]

Как показывает опыт, ламинарное течение жидкости в трубе оказывается устойчивым лишь до известного предела изменения критер1ия Ре. До этого значения Ре какие-либо возмущения в текущей жидкости, вызванные, например, условиями входа жидкости в трубу или шероховатостью стенок трубы, далее не развиваются, а более или менее быстро затухают. Движение жидкости ори этом устойчиво сохраняет свой параллельно-струйный, или ламинарный, характер. [c.172]

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]

Таким образом, в зоне III влияние шероховатости стенок на гидравлическое сопротивление должно проявляться качественно так же, как и при движении однофазного потока, однако количественное отличие может иметь место. Дело в том, что на величину гидравлического сопротивления оказывает влияние не вся высота бугорка шероховатости, а только та его часть, которая выступает за пределы нленки жидкости. Таким образом, эффективная шероховатость стенки канала в рассматриваемых условиях меньше геометрической. С падением иаросодержания толщина пленки жидкости растет, эффективная шероховатость надает, а величины гидравлических сопротивлений при течении двухфазного потока в шероховатых и гладких трубах сближаются между собой, что подтверждается опытными данными, особенно полученными при давлениях р —20 и 50 ата. [c.126]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...