1.Режимы течения жидкости в трубах.
Опыты показывают, что возможны два режима или два вида течения жидкостей (а также газов) в трубах:
-ламинарное;
-турбулентное.
Ламинарное течение (в переводе с латинского - «слоистое») - это слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсаций скорости.
При ламинарном течении все линии тока определяются формой руста, а в прямой трубе постоянного сечения все линии тока параллельны оси трубы.
Ламинарное течение является упорядоченным, а при постоянном напоре -установившимся течением, в котором отсутствуют перемешивание частиц жидкости, пульсации скорости и давления.
Турбулентное течение (в переводе с латинского - «бурное. возмущенное») - это течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений.
При турбулентном течении наряду с основным продольным перемещением жидкости вдоль русла имеют место поперечные перемещения и вращательное движение отдельных объёмов жидкости. Поэтому при турбулентном течении линии тока редко совпадают с формой русла, а траектории частиц имеют вид (замысловатых) сложных, вихреобразных кривых.
Это безразмерное число называется критическим числом Рейнольдса по имени английского учёного, который установил этот критерий, и обозначается:
Из
опытов определено, что
Однако можно говорить не только о критическом числе Rc , соответствующем смене режима, но и о фактическом числе Рейнольдса для того или иного потока и выражать его через фактическую скорость, т.е.:
(безразмерная
величина)
1 стокс = см2/сек 1 ст * 10-2 = 1 Сст = 1 мм2/сек.
Таким
образом, мы
получаем критерий, позволяющий судить
о режиме течения жидкости в трубе. При
значениях числа
- течение турбулентное, при
течение
ламинарное.
Ламинарные течения на практике встречаются в тех случаях, когда по трубам движутся весьма вязкие жидкости, например: смазочные масла, глицериновые смеси и др.
Турбулентное течение наблюдается в водопроводах и в трубопроводах, по которым движутся бензин, керосин, спирты и кислоты, т.е. маловязкие жидкости.
Это законы гидродинамического подобия, включающего в себя подобие геометрическое, кинематическое и динамическое.
Геометрическое подобие - это пропорциональность сходственных размеров и равенство соответствующих углов.
Кинематическое подобие - это подобие линий тока и пропорциональность сходственных скоростей, и наличие геометрического подобия.
Динамическое подобие - это пропорциональность сил, действующих на сходственные элементы, кинематически (и геометрически) подобных, потоков и равенство углов, характеризующих направление этих сил.
Гидродинамическое подобие - это подобие потоков несжимаемой жидкости, включающее в себя подобие геометрическое, кинематическое и динамическое.
Кавитационные режимы течения.
В некоторых случаях при движении жидкости в закрытых руслах происходят явления, связанные с изменением агрегатного состояния жидкости, т.е. превращением его в пар, а также с выделением из жидкости растворенных в ней газов.