Значения эквивалентной шероховатости

Внутренняя поверхность стальных труб	Кэ, мм
Очень гладкая	менее 0,1
Гладкая	0,1 –0,2
Мало шероховатая	0,2 -0,5
Шероховатая	0,5 –1,0
Очень шероховатая	более 1

О шероховатости труб можно также судить, используя следующие зависимости:

если число – трубы гладкие

если число – трубы шероховатые

если число – трубы вполне шероховатые

2.2. Гидравлическое сопротивление. Сопротивление движению жидкости в трубах за счет трения. Коэффициент гидравлического сопротивления.

Потери удельной энергии /напора/, или, как их часто называют, гидравлические потери зависят от формы, размеров и шероховатости русла, а также от скорости течения и вязкости жидкости, но практически не зависят от абсолютного значения давления в ней. Вязкость жидкости хотя и является первопричиной всех гидравлических потерь, но сама по себе далеко не всегда оказывает существенное влияние на величину потерь.

Как показывают опыты, во многих, но не во всех случаях гидравлические потери примерно пропорциональны квадрату скорости течения жидкости, поэтому в гидравлике принят следующий способ выражения гидравлических потерь полного напора в линейных единицах:

(12)

или в единицах давления

(13)

Такое выражение удобно тем, что включает в себя безразмерный коэффициент пропорциональности , называемый коэффициентом сопротивления, и скоростной напор, входящий в уравнение Бернулли.

Рисунок 6.Схемы местных гидравлических сопротивлений.

Коэффициент сопротивления . таким образом, есть отношение потерянного напора к скоростному напору.

Гидравлические потери обычно разделяют на местные потери и потери на трение.

Местные потери энергии обусловлены так называемыми местными гидравлическими сопротивлениями, т.е. местными изменениями формы и размеров русла, вызывающими деформацию потока. При протекании жидкости через местные сопротивления, изменяется ее скорость и обычно возникают вихри.

Примерами честных сопротивлений могут служить устройства, изображенные на рисунках 2а,б,в и г соответственно: задвижка, диафрагмы, колено и вентиль.

Местные потери удельной энергии /напора/ определяются по формуле /1 3 / следующим образом:

(14)

или в единицах давления

= (15)

Выражение /5 / часто называют Формулой Вейсбаха. Здесь -средняя по сечению скорость в трубопроводе, в котором установлено данное местное сопротивление. Если же диаметр трубопровода и, следовательно, скорость в нем меняются по длине, то за расчетную скорость удобнее принимать большую из скоростей, т.е. ту, которая соответствует меньшему диаметру трубопровода,

Каждое местное сопротивление характеризуется своим значением коэффициентом сопротивления ζ_м, которое во многих случаях приближенно можно считать постоянным для данной формы местного сопротивления. Более подробно местные гидравлические сопротивления буду рассмотрены позже.

Рисунок 7

Потери на трение, или потери по длине – это потери энергии которые в чистом виде возникают в прямых трубах постоянного сечения т.е. при равномерном течении, и возникают пропорционально длине трубы /Рис. 7/. Этот вид потерь обусловлен внутренним трением в жидкости, а потому он имеет место не только в шероховатых, но и в гладких трубах.

Потею напора на трение можно выразить по общей формуле / 3 / для гидравлических потерь, т.е.

h_тр= (16)

Однако удобнее коэффициент ζ_тр связать с относительной длинной трубы l/d.

Возьмем участок круглой трубы длинной l, равной ее диаметру r , и обозначим коэффициент его сопротивления, входящей в формулу (7), через l. Тогда для всей трубы длинной l и диаметром d (рисунок 3), коэффициент сопротивления будет в раза больше.

(17)