1. determină experimental coeficientul de frecare al țevii.
2. Pentru a investiga dependența coeficientului de frecare pe numărul Reynolds.
3. construi caracteristica tub.
Mișcarea de fluid este însoțită de o pierdere de presiune prin conducte (presiune) [1, 2, 3, 4].
fluxul de pereții tubului de inhibare (datorită aderenței particulelor de fluid la suprafața de delimitare), conduce la faptul că fluxuri separate de mutare lichid la diferite viteze relative între ele. Ca rezultat, lichidul între straturile și între fluid și suprafața de delimitare par stres frecare tangențial. Ele sunt, în general, poate fi definită prin formula
în care: - coeficientul de viscozitate dinamică a fluidului;
- gradient de viteză transversală;
- amestecarea lungimea căii de curgere a fluidului sub turbulentă;
- tensiune de forfecare datorită vâscozității numai fluid;
- o tensiune de forfecare turbulent care se produce datorită mișcării turbionară a particulelor de lichid.
Forțele de frecare interne a crea rezistență la mișcare, care este cheltuită pentru a depăși o parte din energia de curgere mecanică transformată în căldură. Prin urmare, densitatea de energie a fluxului de-a lungul lungimii tubului scade. Această scădere a energiei specifice (presiunea) este pierderea de presiune din cauza frecării pe lungimea conductei.
Noi scriem ecuația Bernoulli pentru porțiunea orizontală a lungimii țevii (plan de referință trasată prin axa țevii)
în cazul în care. - cap hidraulic pentru secțiunile selectate ale tubului;
- viteza medie a fluidului în aceste secțiuni;
- pierderi de presiune în secțiunea de conductă între secțiunile selectate.
Într-un tub de secțiune transversală constantă și apoi
și anume Pierderea cap este egală cu frictional energia potențială specifică și fluxul este exprimat în diferența cap hidraulic în secțiunile inițiale și finale ale secțiunii țevii.
Calcularea pierderii de presiune din cauza frecării atunci când un flux turbulent este produs de ecuația Darcy-Weisbach [2, 5]
în care: - coeficientul de frecare al rezistenței (coeficient Darcy);
- debitul de lichid mediu,
- accelerația gravitațională.
Viteza medie este dată de
în cazul în care - un volum de curgere a fluidului într-o conductă;
- aria secțiunii transversale a conductei.
Substituind pentru viteza medie (2) și suprafața secțiunii transversale, exprimată în termeni de diametrul țevii, în formula (1), obținem:
Ecuația (3) este o caracteristică a conductei. și valoarea
Se numește rezistență hidraulică a conductei.
Din expresia (4), că rezistența țevii depinde nu numai de dimensiunile geometrice, ci și prin coeficientul de rezistență la frecare.
Sa stabilit experimental că coeficientul de frecare al rezistenței depinde in general de rugozitate absolută și diametrul conductei, viteza și vâscozitatea cinematică a fluidului de curgere. Această relație poate fi reprezentată sub forma adimensional
în care - rugozitate relativă a peretelui țevii;
Pentru a descrie geometria rugozitate absolut naturale (înălțimea și forma a proiecțiilor neuniformitatea densitate) este aproape imposibil.
Prin urmare, se introduce conceptul de rugozitate echivalentă. Aceasta este o astfel de rugozitate granulară omogen (la aceeași înălțime a proeminențelor) pentru care coeficientul de Darcy în regiunea pătratic rezistența hidraulică este coeficientul lui Darcy rugozitatea absolută.
rugozitate echivalentă depinde de materialul pereților, suprafața interioară a tehnologiei de prelucrare a țevii, durata de viață a conductei, condițiile de operare. Determinată experimental într-o zonă pătrată a rezistenței hidraulice este prevăzută în directoare.
Valorile medii pentru rugozitatea echivalentă a noii țevi din oțel fără sudură și utilizat (ușor corodat).
Coeficientul de frecare depinde în mod esențial de modurile de mișcare fluidă.
În laminar de curgere a fluidului de proeminențe rugozitate nu este implicat în rezistența la curgere. Deoarece coeficientul Darcy este o funcție a numărului Reynolds. determinată pentru apă conform formulei Poiseuille:
Când Reynolds fluxul numărul laminar de fluid devine turbulentă. Deoarece fluxul de curgere turbulentă a fluidului începe să se formeze pe axa de curgere și se extinde treptat spre pereții conductelor, pereții conductei pot fi păstrate strat mic de flux de fluid laminar care este numit de film laminar. Grosimea acesteia poate fi determinată prin formula [2]
Deoarece viteza de laminare scăderea grosimii filmului. În funcție de raportul dintre grosimea peliculelor laminar și a valorilor absolute ale rugozității (proiecțiile înălțimii rugozității) disting trei zone (zone) ale rezistenței hidraulice în serie cu o creștere succesivă a vitezei fluidului.
CÂMP tuburi hidraulice netede
În această regiune, grosimea filmelor laminar semnificativ mai mare decât rugozitatea absolută
Protuberanțe Rugozimetru complet scufundată în stratul laminar lin raționalizate cu viteze foarte mici, și nici o rezistență la curgere a fluidului (Fig. 1). slide core turbulent asupra stratului laminar în apropierea peretelui. Astfel, coeficientul de Darcy depinde de numărul Reynolds, adică .
Fig. 1. Structura fluxului în interiorul
țeavă netedă
Coeficientul de rezistență la frecare determinat prin formula
Boundary tuburilor hidraulice netede definite de inegalitatea
în care - netezimea relativă echivalentă a peretelui țevii.