2.Понятие о шероховатости труб. Гидравлическое сопротивление. Сопротивление движению жидкости в трубах за счёт трения. Коэффициент гидравлического сопротивления
2.1.Понятие о шероховатости труб.
Твердые стенки, ограничивающие поток жидкости, всегда в той или иной степени обладают известной шероховатостью. Шероховатость характеризуется величиной и нормой различных выступов и неровностей, имеющихся на стенках, и зависят от материала стенок и их обработки. Обычно с течением времени шероховатость изменяется от появления коррозии, отложения осадков и т.д.
В качестве основной
характеристики шероховатости служит
так называемая абсолютная шероховатость
-
,
представляющая собой среднюю величину
указанных выступов и неровностей,
измеренную в линейных единицах ( рис
5).
Рисунок 5. К понятию
шероховатость
При гидравлических расчетах принимают абсолютную шероховатость равной: для стальных труб - 0,2 мм;
для чугунных труб - 0,5 мм; для асбестовых труб - 0,1 мм и более,
Пусть (рисунок 1а ) выступы шероховатости будут меньше, чем толщина ламинированная пленка ( < пл ). При этом неровности стенки будут полностью погружены в этом слое, турбулентная часть потека на будет входить и непосредственное соприкосновение со стенками и движение жидкости, а следовательно, и потери энергии не будут зависеть от шероховатости стенок а будут обуславливаться лишь свойствами самой жидкости.
Если же ( рисунок 1б ) высота выступив такова, что они превышают толщину ламинированой плеки ( > пл), неровности стенок будут выступать в турбулентную облать, увеличивая беспорядочность движения и существенным образом влиять на потерю энергии.
В соответствии со сказанным в гидравлике различают трубы гидравлически гладкие ( < пл )и шероховатые ( < пл ).
Конечно, такое деление является условным. На самом деле толщина ламинарной пленки непостоянна и уменьшается с увеличением числа Рейнольдса. Поэтому абсолютная шероховатость не может полностью характеризовать влияние стенок на движение жидкости. Естественно, что стенки с одной и той же абсолютной шероховатостью в потоках небольших поперечных размеров должны будут вносить большие возмущения в поток жидкости и оказывать большее сопротивление движению, чем в потоках большого сечения.
Для характеристики влияния шероховатости на гидравлические сопротивления, а также, исходя из условий соблюдения подобия, в гидравлике вводится понятие относительной шероховатости, под которой понимают безразмерное отношение абсолютной шероховатости к радиусу или диаметру трубы
;
(10)
В некоторых случаях
вводят понятие "относительной
гладкости (
’)
,как величины обратной относительной
шероховатости,
;
(11)
В действительности, как показали исследования на гидравлические сопротивления влияет не только абсолютные значения шероховатости, но и в значительной степени форма и густота выступов. Учесть влияние этих факторов непосредственными измерениями шероховатости практически невозможно.
Поэтому в настоящее время для характеристики шероховатости стенок промышленных труб при гидравлических расчетах обычно используют понятие так называемой эквивалентной шероховатости - Кэ Значения эквивалентной шероховатости определяются на основании Гидравлических испытаний трубопроводов и пересчета их результатов по соответствующим формулам.
Таблица 1