4.10. Зависимости для определения коэффициента и коэффициента шези с

При ламинарном движении жидкости в трубах определяют по теоретической формуле .

Для турбулентного режима движения было предложено достаточно большое число формул для нахождения . Предлагаемые формулы были чисто эмпирическими, основанными на результатах экспериментов, а также полученными в результате анализа размерности и теории подобия при исследовании турбулентного режима. В формулах при определении коэффициента обычно использовалась эквивалентная шероховатость . В табл. 4.1 приведены значения для труб, изготовленных из различных материалов.

Таблица 4.1 - Значения эквивалентной шероховатости

и коэффициента шероховатости n для напорных труб и водоводов

Характеристика поверхности труб	, мм	n
1. Цельнотянутые трубы:
технические гладкие из латуни, меди и свинца	0,0020,01	-
пластмассовые (полиэтилен, винипласт)	0,00150,005	-
новые стальные	0,020,05	-
стальные, после нескольких лет эксплуатации, битумизированные, умеренно корродированные	0,150,3	0,013
стальные водопроводные, находящиеся в эксплуатации	1,01,2	0,014
2. Сварные стальные трубы:
новые и в хорошем состоянии	0,040,1	0,01
после нескольких лет эксплуатации	0,10,2	0,012
новые битумизированные	0,05	-
находящиеся в продолжительной эксплуатации	0,11,5	-
3. Чугунные трубы:
новые	0,20,5	0,0130,014
новые битумизированные	0,10,15	0,0110,012
асфальтированные	0,120,3	-
водопроводные, бывшие в эксплуатации	11,4	-
со значительными отложениями	2,04,0	-
сильно корродированные	До 3,0	-
4. Асбоцементные трубы	0,6	0,0086
5. Керамические трубы	1,35	0,013

Для всех областей турбулентного движения известны универсальные формулы Колбрука и А. Альтшуля для определения .

. (4.94)

Формула А. Альтшуля:

. (4.95)

В области гладкого сопротивления (гидравлически гладкие трубы) и . В этой области сопротивления числа Рейнольдса лежат в следующих пределах:

. (4.96)

Формулы (4.94) и (4.95) преобразуются следующим образом:

(4.97)

(4.98)

Для гладких труб применяется формула Блазиуса

. (4.99)

Следует отметить что зависимости (4.98) и (4.99) практически совпадают.

При определении нашла широкое применение формула П. Конакова

. (4.l00)

В области доквадратичного (переходного сопротивления) . Эта область находится в пределах

. (4.101)

Коэффициент гидравлического трения находится, как правило, по универсальным формулам (4.94) и (4.95).

Область квадратичного сопротивления, когда и, лежит в следующих пределах:

. (4.102)

Формулы (4.97) и (4.98) для определения коэффициента гидравлического трения имеют следующий вид:

; (4.103)

. (4.104)

Формула (4.103) соответствует формуле Шифринсона (4.104).

Для стальных и чугунных труб, находящихся в эксплуатации, коэффициент , может быть вычислен по формуле Ф. Шевелева при:

(4.105)

Следует отметить, что в результате эксплуатации шероховатость стенок труб увеличивается со временем.

Для полиэтиленовых труб коэффициент , может быть вычислен по формуле

. (4.106)

В случае применения асбоцементных труб

. (4.107)

Как уже отмечалось ранее, коэффициент Шези связан с коэффициентом гидравлического трения (4.47):

, или .

Коэффициент Шези зависит от относительной шероховатости стенок трубы или открытых русел в квадратичной области, а в переходной области сопротивления на С влияет скорость движения жидкости, а следовательно, число Re. Поэтому формула Шези применяется, как правило, в случае квадратичного сопротивления. Коэффициент Шези является размерной величиной (м^1/2/с). В результате исследований, проведенных многими учеными, были получены достаточно простые зависимости для определения коэффициента С Шези.

В случае круглых и прямоугольных труб С можно находить по формуле (4.47), зная коэффициент гидравлического трения .

Приводим некоторые формулы для вычисления коэффициента С.

Формула Н. Павловского

, (4.108)

где - коэффициент шероховатости стенок русла; у - показатель степени при м;

. (4.109)

Более простые зависимости:

при м; (4.110)

при м.

Известны частные случаи формулы Н. Павловского:

формула Маннинга

; (4.111)

формула Форгеймера

. (4.112)

Значения коэффициента шероховатости труб представлены в табл. 4.1.