Понятие о шероховатости

ПОНЯТИЕ ЧИСЛА РЕЙНОЛЬДСА

ШЕРОХОВАТОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ, ПОТЕРИ НАПОРА НА ТРЕНИЕ И МЕСТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ.

Характер истечения через насадок отвечает условиям истечения жидкости через толстую стенку. В отличие истечения через отверстие здесь протекающая струя испытывает сопротивление по длине. Насадки применяются для увеличения пропуск4ной способности отверстия.

Рис.2-14. Схемы устройства насадков.

В технике применяются типы насадков (рис.2-I4): 1) цилиндрические внешние; 2) цилиндрические внутренние; З) конические суживающиеся; 4) конические расширяющиеся; 5) коноидальные.

Увеличение расхода жидкости при истечении через цидиндрический насадок по сравнению через отверстие объясняется возникающим при входе в насадок сжатием струи, а затем постепенным ее расширением с заполнением всего сечения насадка. Вследствие сжатия струи в насадке возникает вакуум. B результате происходит подсасывaние жидкости, тем самым увеличивается пропускная способность насадка.

Наибольшее значение вакуума определяется соотношением h _вак = 0,75 H (здесь Н – действующий напор)

Практически величина вакуума в сжатом сечении не превосходит 6-7 м.вод.ст., что ограничивает возможный напор перед насадком величиной 8-9 м.вод.ст. Когда действующий напор превосходит 8-9 м.вод.ст. происходят срыв вакуума и снижение пропускной способности насадка.

Внешний цилиндрический насадок имеет следующие коэффициенты, характеризующие истечение, отнесенные к расчетному выходному сечению: ε = 1,0; φ = 0,82; μ = φ = 0,82.

Конические суживающиеся насадки широко применя­ют в технике (в пожарных брандспойтах, в соплах гидро-мониторов и т.д.) для увеличения кинетической энергии струи.

Конически расходящиеся насадки применяются там, где требуется большой расход жидкости в потоке с малой кинетической энергии, например в отсасывающих трубах гидравлических турбин, в струйных приборах (инжекторах) и т.д.

Наибольшую пропускную способность имеют коноидальные насадки (μ = 0,95-0,97)

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ПОТОКА,

Измерения местных скоростей по поперечному сечению показывают, что при переходе к турбулентному режиму у стенок остается очень тонкий слой жидкости, который сохраняет свойства ламинарного режима движения. Его называют ламинарной пленкой. Толщина δ ламинарной пленки черезвычайно мала (сотые, тысячные доли мм.). С ростом числа Рейнольдса толщина ламинарной пленки уменьшается

Трубопроводы всегда обладают некоторыми неровностями на внутренней поверхности и поэтому не являются абсолютно гладкими.

Для оценки величины неровностей стенок трубы (ка­нала) вводится понятие о шероховатости стенок (рис.2-10).

Рис.2-10. К понятию о шероховатости стенок трубы.

а - гидравлически гладкая стенка;

б - гидравлически шероховатая стенка.

Абсолютной шероховатостью стенок называют среднюю высоту выступов шероховатости k.

По соотношению величин толщины ламинарной пленки δ_пл и абсолютной шероховатости стенки k при трбулентном режиме движения различают:

а) гидравлически гладкие стенки, когда δ_пл > k, в этом случае выступы шероховатости скрыты в толще ламинарной пленки;

б) гидравлически шероховатые стенки, когда δ_пл < k, в этом случае выступы шероховатости не перекрываются толщиной ламинарной пленки, что вызывает дополнительные возмущения в потоке, влияющие на величину потери энергии при движении жидкости.

Заметим, что одна и та же труба в зависимости от величины числа Рейнольдса может работать как гидрав­лически гладкая (при малых числах Рейнольдса) и гид­равлически шероховатая (при больших числах Рейноль­дса).