Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Потери на трение по длине

Читайте также:
  1. А. Войны с Турцией и Ираном (1826—1829). Обострение русско-английских противоречий
  2. Билет 10. Сварка трением
  3. БОЛЕЗНЕННЫЕ ПОТЕРИ
  4. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ НА ПОТЕРИ НАПОРА
  5. Влияние сечения нулевого провода на потери активной мощности и уравновешивание токов нулевой последовательности
  6. Внутреннее трение в газах.
  7. Войны с Турцией и Ираном (1826—1829). Обострение русско-английских противоречий
  8. Вопрос 1. Рассмотрение дел в порядке упрощенного производства
  9. Вопрос 45. Трансформатор с линейными характеристиками. Устройство, принцип действия, баланс мощностей. Потери на вихревые токи и способы их уменьшения.
  10. ВПИТЫВАНИЕ И АДСОРБЦИЯ ПРОДУКТАМИ ЖИРА И ЕГО ПОТЕРИ ПРИ ЖАРКЕ

При равномерном движении жидкости в трубах постоянного диаметра потери напора на трение по длине трубы, как для ламинарного, так и для турбулентного течения, определяются по формуле Дарси-Вейсбаха: ,

где h, м - потери напора; λ - безразмерный коэффициент гидравлического трения;

l, м - длина трубы; d, м- внутренний диаметр трубы; ν, м/с - средняя скорость в сечении потока.

, или λ = при l = d, т.е. коэффициент гидравлического трения представляет собой коэффициент сопротивления трубопровода длиной, равной внутреннему диаметру трубы.

В чем состоит физический смысл коэффициента трения λ?

Рассмотрим равновесие столбика жидкости длиной l и радиусом r.

 

 

Сила давления F = (p1p2) pr2; сила трения R = t 2prl,

где pr2 – площадь живого сечения столбика жидкости; 2prl – площадь боковой поверхности столбика.

(p1p2) pr2 = t 2prl, отсюда Dртр. = (p1p2) = .

Потери удельной энергии на трение в давлениях составляют: Dртр. = ρgλ , тогда = ρgλ , отсюда λ = .

Физический смысл коэффициента гидравлического трения заключается в пропорциональности касательному напряжению, отнесенному к динамическому давлению.

В общем случае коэффициент λ зависит от относительной шероховатости внутренней поверхности стенок труб и числа Рейнольдса: l = f (Re, D/d),

где D/d - относительная шероховатость трубы; D - абсолютная эквивалентная шероховатость трубы. Ее можно представить в виде песчинок одинакового размера, потери на которых эквивалентны потерям при реальной шероховатости трубы:

 

 

Величина абсолютной эквивалентной шероховатости трубы Δ выбирается по справочникам с учётом материала, способа изготовления, срока службы и условий эксплуатации трубы.

Зависимость λ = f (Re; Δ/d) можно рассмотреть на графике Мурина.

 
 

 

 


 

Рис. График Мурина

В зависимости от режима течения эту зависимость можно разбить на две зоны:

1) зону ламинарного течения (Re ≤ 2320), где шероховатость не влияет нa сопротивление, коэффициент λ зависит только от числа Рейнольдса и определяется по формуле Пуазейля: ;

2) зону турбулентного течения (Re >2320). Для расчета величины коэффициента λ существует ряд эмпирических формул, одной из которых явля­ется универсальная формула Альтшуля: .



В зависимости от соотношения и зону турбулентного течения можно разбить на три области, отличающиеся характером изменения ко­эффициента λ:

а) область гидравлически гладких труб, где >> (при относительно небольших значениях чисел Re и малой шероховатости стенок труб), когда λ не зависит от шероховатости и определяется лишь числом Рейнольдса.

В этом случае коэффициент λ может быть вычислен по формуле Блазиуса: ;

б) переходная область, где и соразмерны, когда коэффициент λ зависит одновременно от двух параметров - числа Re и относительной ше­роховатости, и может быть вычислен по формуле Альтшуля;

в) область гидравлически шероховатых труб, где << (при очень больших значениях чисел Re), когда коэффициент λ нe зависит от числа Re, а определяется лишь относительной шероховатостью.

Коэффициент λ можно вычислить по формуле Шифринсона: .

Эта область еще носит название область квадратичного сопротивления, так как потери напора пропорциональны скорости (расходу) во второй степе­ни, или область автомодельности по числу Рейнольдса, т.е. коэффициент λ не зависит от числа Рейнольдса.



Разделение зоны турбулентного течения на области гидравлическо­го сопротивления физически можно объяснить следующим образом.

В турбулентном потоке непосредственно у стенки трубы имеется ламинарный подслой, толщина которого зависит от числа Re и может быть приближенно определена пo формуле: .

Из этой формулы видно, что с увеличением скорости движения жидкости в трубе (соответственно числа Re) толщина ламинарного подслоя уменьшается.

В зависимости от соотношения эквивалентной абсолютной шерохова­тости трубы Δ и толщины ламинарного подслоя δл различают трубы гид­равлически гладкие и гидравлически шероховатые.

Если δл >Δ, поток не испытывает дополнительных завихрений от ше­роховатости поверхности. Такая труба называется гидравлически гладкой.

Если же δл<Δ, выступы шероховатости оголяются и в обтекающую их жидкость вносят дополнительные возмущения. В этом случае труба назы­вается гидравлически шероховатой.

 

 
 

 

а) - гидравлически гладкая труба; б) – труба работающая в переходной области со­противления;

в) - гидравлически шероховатая труба.

 


Дата добавления: 2014-12-23; просмотров: 59; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Местные потери | Эквивалентная длина трубы
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2019 год. (0.011 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты