Потери напора на трение по длине потока

Потери напора на трение по длине потока зависят от режима движения жидкости. В обоих случаях как ламинарном, так и турбулентном потери определяют по формуле

; (3 – 2)

где l - коэффициент трения, зависящий от вязкости жидкости, шероховатости стенок и размеров трубы;

L - длина прямолинейного участка трубы;

d - внутренний диаметр трубы;

- коэффициент сопротивления на трение по длине потока;

- скоростной напор в трубе.

При ламинарном режиме в форму (3 - 2) подставляем l_лам:

.

Тогда получим:

,

где: .

Эта формула подтверждает, что при ламинарном режиме потери напора по длине потока пропорциональны средней скорости в первой степени.

При турбулентном режиме определение потерь напора по длине потока встречает большие трудности, вследствие сложности процессов движения воды при этом режиме.

Для определения l предложено много формул, и одной из них является формула Дарси (на применима только для d < 0,5 м)

, где d – в м.

Позднейшими исследованиями установлено, что величина l зависит от шероховатости стенок трубы, от того - являются ли трубы гидравлически гладкими или гидравлически шероховатыми.

Позднейшими исследованиями установлено, что величина l зависит от шероховатости стенок трубы, от того - являются ли трубы гидравлически гладкими или гидравлически шероховатыми.

Если взять поверхность трубы под микроскоп, то можно получить два случая, изображенных на рис. 3 – 1 - а) и б):

Если высота выступов шероховатости меньше толщины пограничного слоя К < d, то трубы называют гидравлически гладкими/

Потери напора в этом случае обусловлены главным образом вязкостью жидкости, т.е. зависят от числа Рейнольдса и в пределах Re_d = 5.10³ … 1.10⁶ величину l определяют по формуле Шевелева

Если же высота выступов шероховатости стенок трубы больше толщины пограничного ламинарного слоя если К > δ, то такие трубы называют гидравлически шероховатыми.

Потери напора зависят от шероховатости стенок и пропорциональны v², т.е.

Но есть какая-то область между гидравлически гладкими и гидравлически шероховатыми трубами - переходная, потери напора в которой пропорциональны vⁿ, где n < 2, доквадратичный переходный режим.

Как в случае квадратичного, так и в случае доквадратичного режимов l определяют по формуле Шевелева

,

(для новых стальных труб).

Пользоваться такой формулой неудобно, поэтому для определения l пользуются таблицами, вычисленными по этой формуле.