На коэффициент гидравлического трения

Влияние шероховатости стенки трубы

Санитарная обработка

Охрана здоровья и профилактика

Медицинские средства индивидуальной защиты включает индивидуальный комплект и медицинские пакеты. Они предназначены для обеспечения само-и взаимопомощи и содержат медицинские средства, предназначенные для профилактики и оказания первой медицинской помощи населению.

Санитарная обработка - обезвреживание и удаление химических агентов с кожи людей, а также индивидуальной защитной одежды и обуви. Она может быть полной или частичной.
Частичная обработка осуществляется сразу же после выхода из зоны заражения, щеткой для чистки одежды, мытье или очистка обуви, лица, рук, шеи и всех открытыех участков тела теплой водой с мылом, стирка или вентиляция (проветривание) одежды, обуви, средств индивидуальной защиты. То же самое делается в случае необходимости с оборудованием и другими предметами.

Формулы (5.55)-(5.60) относятся к трубам с гладкой поверхностью. В действительности поверхность трубы всегда шероховата. По форме неровностей, образующихся на поверхности, различают зубчатую и волнистую шероховатости.

При экспериментальных исследованиях обычно применяют трубы с искусственной зернистой шероховатостью, которую создают, приклеивая к стенке трубы сплошной равномерный слой песка с определенным средним размером зерен.

Во многих случаях удобно пользоваться понятием эквивалентной шероховатости, при которой потери удельной энергии равны истинным потерям в трубопроводе с натуральной шероховатостью для одинаковых условий течения.

Отношение абсолютной шероховатости Δ (средней высоты выступов шероховатости) к диаметру трубы d

Трубы Величина ΔЭ·10-2, мм Стеклянные Новые тянутые из латуни, свинца, меди Железные новые Чугунные новые 0,2 – 0,8 0,1 – 1,0 20 – 50 100 – 200

называют относительной шероховатостью. Её определяют на основе гидравлических экспериментов при квадратической области сопротивлений. При этом находят коэффициент гидравлического трения, пользуясь формулой Дарси-Вейсбаха. Затем из, например, формулы Шифринсона

(5.62)

вычисляют, а затем - абсолютную эквивалентную шероховатость Δ_Э (для разных труб приведена в таблице).

Рис. 5.9

Влияние шероховатости зернистого типа на коэффициент сопротивления круглых труб исследовал Никурадзе. Результаты его опытов представлены в виде кривых зависимости коэффициента гидравлического трения от числа при различных. Схема графика Никурадзе изображена на рис. 5.9. График разбит на три зоны.

Первая зона (линия I), где Re ≤2300, соответствует ламинарному режиму течения. Здесь коэффициент λ не зависит от относительной шероховатости и определяется по (5.19), а потери напора на трение пропорциональны скорости: h_l ~ v.

Вторая зона (заштрихована) - переходная от ламинарного режима к турбулентному и наоборот. Коэффициент λ в этой зоне, как и в первой, не зависит от шероховатости стенок, а зависит только от числа Рейнольдса, т. е. λ=f (Re). Вторая зона соответствует числам Рейнольдса 2300< Re <4000.

Третья зона - зона турбулентного режима, относящаяся к большим числам Рейнольдса, разбивается на три области.

1-я область (линия II) - область гидравлически гладких труб. В пределах этой области λ не зависит от относительной шероховатости, а зависимость от Re удовлетворяет формуле Блазиуса для гладких труб и в логарифмических координатах изображается прямой. Протяженность области оказывается тем большей, чем меньше относительная шероховатость. В этой области

h_l ~ v ^1,75.

Ориентировочно область имеет место при

4000 < Re <10 d /Δ.

2-я область (между линиями II и АВ) - доквадратичного сопротивления. В ней λ зависит и от, так и от Re, а сопротивление трубы пропорционально скорости в степени m, h_l ~ v^m, где 1,75< m< 2,0. Область существует при 10 d /Δ< Re <500 d /Δ. Величину λ в области можно определить, например, по формуле А. Д. Альтшуля

.

3-я область (расположенная правее линии АВ) - область квадратичного сопротивления, в которой λ не зависит от Re, а является лишь функцией относительно шероховатости. С ростом последней λ увеличивается, при этом начало области сдвигается в сторону меньших значений Re. В этой области сопротивления λ может быть определён, например, по формуле Прандтля-Никурадзе

.

Перечисленные особенности зависимости λ от числа Рейнольдса при турбулентном режиме можно объяснить, сопоставляя среднюю высоту выступов шероховатости Δ с толщиной ламинарного подслоя δ_л.

При Δ<< δ_л, что имеет место при сравнительно малых числах Рейнольдса, выступы шероховатости полностью покрыты ламинарным подслоем, и их обтекание происходит без вихреобразования. В этом случае шероховатость не влияет на коэффициент гидравлического трения, и труба ведет себя как гладкая, подчиняясь закону сопротивления Блазиуса (первая область третьей зоны на графике Никурадзе).

Толщина ламинарного подслоя уменьшается с ростом числа Рейнольдса, и при достаточно больших значениях последнего оказывается, что Δ>> δ_л. При этом выступы практически целиком оказываются в турбулентном ядре потока и их обтекание происходит с образованием вихрей.

При таком характере обтекания силы вязкости малы по сравнению с инерционными силами, и коэффициент λ перестает зависеть от числа Рейнольдса (область доквадратичного сопротивления отвечает случаю, когда Δ и δ_л оказываются величинами одного порядка).