Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха


          Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что потери напора на трение по длине вычисляются по формуле Дарси-Вейсбаха

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха,

где l- расстояние между рассматриваемыми сечениями, т.е. длина трубы, v - скорость течения, d- внутренний диаметр трубы, Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха - коэффициент гидравлических потерь на трение по длине, Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха - относительная шероховатость.

          Для ламинарного режима движения жидкости

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха.

          Основные два вопроса, которые интересуют инженера при рассмотрении турбулентного движения жидкости в трубах:

          1) определение потерь напора,

          2) распределение скоростей по поперечному сечению трубы.

          Потери напора и распределение скоростей могут сильно меняться в зависимости от диаметра трубы, скорости движения, вязкости жидкости и шероховатости стенок труб.

          Для учета шероховатости используют понятие относительной шероховатости:

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха.

 

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха                   Рис. 44

          Шези предложил:

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха; Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха;   Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-ВейсбахаОпределение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-ВейсбахаОпределение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-ВейсбахаОпределение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха,

где с -  коэффициент Шези,

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха-

формула Шези.

          Cистематические опыты для выяснения характера зависимости коэффициента гидравлического трения от числа Re Рейнольдса и шероховатости Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха были проведены H.Hикурадзе в 1933 в гладких трубах с искусственной равномерно-зернистой шероховатостью из кварцевого песка oт Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха = 0.00197 до 0.066. При различных расходах измерялась потеря напора и вычислялся коэффициент l по формуле Дарси-Вейсбаха.

          Результаты опытов Hикурадзе представлены на рис. 45 в виде графика  зависимости величины lg(100l) от числа lg(Re).

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

Рис. 45

 

Наименование зоны

Re

l

Примечание

I

Ламинарная

0<Re<2300

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

Движение зависит только от Re

II

Переходная

2300<Re<4000

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

 

III

Гидравлически гладкие трубы

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

Формула Блазиуса

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

IV

Шероховатые трубы

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

Формула Альтшуля

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

V

Зона автомодель-ности

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

Формула Шифрисона

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха

 

          При ламинарном режиме (Re<2000, или lg(Re)<3.3) точки, независимо от шероховатости стенок, ложатся на прямую линию I. При ламинарном режиме движения шероховатость не оказывает влияния на сопротивление.

          При турбулентном режиме (Re>2000, или lg(Re)>3.3) точки ложатся на линию III, полученную при испытании гладких труб без искусственной шероховатости. Малые шероховатости не оказывают влияния на сопротивление трубы при турбулентном движении.

          При больших числах Рейнольдса коэффициент гидродинамического трения перестает зависеть от числа Рейнольдса (то есть от вязкости жидкости) и для данного значения Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха сохраняет постоянную величину.

          Полученные результаты могут иметь следующее физическое истолкование. При малых числах Рейнольдса жидкость обтекает выступы шероховатости без образования и отрыва вихрей благодаря значительному влиянию вязкости жидкости, свойства поверхности стенок труб не оказывают при этом влияния на сопротивление и кривые Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха совпадают с прямой.

          С увеличением скорости (т.е. числа Рейнольдса) от бугорков шероховатости начинают отрываться вихри, свойства поверхности уже оказывают влияние на сопротивление и кривые Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха отклоняются от линии гладкого трения.

          В результате многочисленных исследований были предложены различные эмпирические формулы для определения коэффициента гидравлического трения.

          Для гидравлически гладких труб широкое распространение получили формула Блазиуса

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха,

а для вполне шероховатых труб - формулы Шифринсона

Определение потерь напора на трение по длине. Формула Дарси-Вейсбаха.

Предыдущие материалы: Следующие материалы: