41.2 Понятие гидравлически гладких и шероховатых труб.

По мере возрастания Re толщина ламинарного подслоя быстро уменьшается и становится близкой к высоте выступов шероховатости. Последние при этом начинают выступать за пределы ламинарного подслоя и, вызывая дополнительные вихреобразования в потоке, начинают сказываться на величине гидравлического сопротивления, увеличивая турбулентность потока (область неполной шероховатости, рис.). При больших значенияхRe толщина ламинарного подслоя становится настолько малой (), что выступы шероховатости почти полностью оказываются в турбулентном ядре потока (область гидравлически шероховатых труб, рис.). Обтекание выступов происходит с интенсивным отрывом вихрей, которые попадают в центральную часть потока и усиливают турбулентность. При этом влияние сил вязкости на гидравлическое сопротивление становится весьма малым, а основную роль играют инерционные силы.

42.1 Потери напора при турбулентном режиме движения.

На графике И. Никурадзе можно выделить пять характерных зон тече-ния (рис.):

I зона - зона ламинарного течения. В этой зоне весь поток сплошь является ламинарным. Выступы шероховатости плавно обтекаются потоком, и поэтому их высота не оказывает заметного влияния на коэффициент . ВI зоне, причем эта функция устанавливается теоретически и имеет вид. Потери напорав этой зоне пропорциональны скорости течения в первой степени.I зона существует приблизительно до чисел .II зона – переходная зона. Эта зона небольшая и находится в пределах. В ней.III зона – зона гидравлически гладких труб. При числах в центральной части потока течение турбулентное, а. Поэтому выступы не оказывают влияния на сопротивление, которое определяется по эмпирической формуле Блазиуса для технически гладких труб

. К технически гладким трубам относятся стеклянные, цельнотянутые из цветных металлов, высококачественные стальные трубы, трубы из различных полимеров. Для расчета в этой области применяются также формулы Ф.А. Шевелева: для гидравлически гладких новых стальных трубдля гидравлически гладких новых чугунных труб. Потери напора в этой зоне пропорциональныв степени 1,75.IV зона - зона неполной шероховатости (рис.). С увеличением числа скорость у стенок возрастает, и влияние вязкости уменьшается. При обтекании турбулентным потоком выступов (), вышедших из вязкого слоя, за ними появляются завихрения, увеличивающие инерционную составляющую сопротивления. Чем большетрубы, тем раньше, т.е. при меньших значениях, наступают эти явления. В этой зоне коэффициентзависит оти оти определяется по эмпирической формуле А.Д. Альтшуля. Для расчетав этой зоне применяется также формула Кольбрука-Уайта. Зона находится в пределах. В ней потери напора пропорциональныв степени 1,752. V зона - зона гидравлически шероховатых труб или квадратичного сопротивления. При увеличении числа до значений, больших 500, скорости у стенки возрастают настолько, что непосредственное влияние вязкости становится весьма малым. Условно принимают, что толщина вязкого слоя при этом равна нулю. В этой зоне коэффициентне зависит от числаи определяется по эмпирической формуле И. Никурадзеили по более простой формуле Шифринсона. Потери напора вV зоне