1. Предмет и методология гидравлики Курс "Гидравлика" включает в себя несколько самостоятельных дис- циплин, которые объединяет такое понятие, как гидравлические и пневмати- ческие системы
жүктеу/скачать 0,71 Mb.
|
Гидр лек
| L V 2
hL d . (36)
2g Коэффициент называется коэффициентом гидравлического трения. Величина его зависит от режима движения жидкости. При ламинарном ре- жиме величина коэффициента гидравлического трения зависит только от числа Re и определяется зависимостью: 64 . (37) Re При турбулентном режиме коэффициент гидравлического трения зави- сит не только от числа Re, но и от шероховатости трубы . Обусловлено это сложным строением таких потоков (рис. 33). Центральную часть занимает так называемое турбулентное ядро. Непосредственно у стенок образуется ламинарный подслой. Местные скорости в турбулентном ядре соизмеримы со средней скоростью потока, местные же скорости в ламинарном подслое значительно меньше. Толщина ламинарного подслоя уменьшается с ростом средней скорости потока, а следовательно и числа Рейнольдса. Потери напо- ра и при такой особенности потока зависят от соотношения высоты бугор- ков шероховатости и толщины ламинарного подслоя. Если ламинарный под- слой полностью покрывает бугорки шероховатости (см. рис. 33а), то они на- ходятся в зоне малых местных скоростей и практически не оказывают влия- ния на сопротивление, а следовательно и на коэффициент гидравлического трения. При увеличении средней скорости, а следовательно и числа Re, слой утончается, бугорки шероховатости частично попадают в турбулентное ядро (в зону высоких местных скоростей) и начинают влиять на общее сопротив- ление (см. рис. 33b). При дальнейшем увеличении Re бугорки шероховатости полностью выходят из ламинарного подслоя и оказывают превалирующее влияние на сопротивление движению потока (см. рис. 33c),. Рис. 33.
В зависимости от степени влияния Re и , турбулентный режим движения жидкости можно разбить на три характерные области: Область гладкого сопротивления, в которой f(Re); Область смешанного сопротивления, в которой f и Re); Область шероховатого сопротивления, в которой f). Последнюю область обычно называют областью квадратичного сопро- тивления, поскольку в ней, как видно из зависимости Дарси–Вейсбаха, при f) = const потери напора пропорциональны квадрату средней скорости. Формул для расчета коэффициента гидравлического трения много. В разные годы, разными авторами получены расчетные зависимости, которые в той или иной мере удовлетворяют требованиям практики и могут быть ис- пользованы при расчетах. Однако предпочтение следует отдавать формуле Альтшуля:
Re d Эта формула универсальна. Она пригодна для всех областей турбулентного движения. В случае, когда шероховатость не влияет на сопротивление, второе слагаемое пренебрежительно мало по сравнению с первым и формула при- нимает вид: 0,316 . (39) Re Зависимость (39) справедлива в области гладкого сопротивления. Она назы- вается формулой Блазиуса и иногда также применяется при расчетах. Шероховатость трубы , используемая в зависимости для расчета является условной характеристикой высоты бугорков. Дело в том, что сте- пень влияния шероховатости зависит не только от высоты бугорков, но и их формы, взаимного расположения на поверхности трубы. Это обстоятельство сильно усложняет учет влияния шероховатости на потери напора. Снятие профилограммы с внутренней поверхности труб бесполезно, поскольку для выражения полученных результатов потребуется слишком большое число определяющих величин. Поэтому, пошли по другому пути. Приняли за ха- рактеристику шероховатости условную высоту бугорков, которая для каждо- го класса труб (труб изготовленных из одного и того же материала, по одина- ковой технологии, прослуживших одинаковый срок) подобрана по опытным данным. Таким образом, величина отражает влияние на потери напора не только высоты бугорков, но и их формы и взаимного расположения на по- верхности трубы. Она определена по данным гидравлических испытаний труб и по этой причине ее часто называют гидравлической шероховатостью трубы. Местные потери напора В ранее выведенном уравнении Бернулли имеется слагаемое, которое учитывает общие потери напора при движении жидкости между рассматри- ваемыми сечениями hw |