Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Коефіцієнт гідравлічного тертя - Фізика

Визначення коефіцієнта гідравлічного тертя

У рівнянні Бернуллі, записаному для двох перерізів потоку в'язкої рідини (позначення загальноприйняті):

(1)

гдепредставляет собою сумарну величину втраченого напору:

, (2)

де- втрати напору по довжині розрахункової ділянки трубопроводу, викликані тертям рідини об стінки, називаються шляховими втратами;

- Втрати напору на коротких ділянках трубопроводу, зумовлені зміною форми або розмірів (іноді і того й іншого одночасно), звані втратами в місцевих опорах, або місцевими втратами напору.

У даній роботі розглядаються шляхові втрати. Відповідно до рівняння нерозривності для потоку в'язкої нестисливої рідини (? = const):

(3)

При перебігу рідини в горизонтально розташованому трубопроводі (z1 = z2) постійного перетину (S1 = S2) швидкість на початку і наприкінці розрахункового ділянки буде однаковими (V1 = V2) і рівняння Бернуллі прийме вигляд:

(4)

Шляхові втрати визначаються за формулою Дарсі - Вейсбаха:

, (5)

де ? - безрозмірний коефіцієнт гідравлічного тертя (коефіцієнт Дарсі);

L - довжина розрахункової ділянки трубопроводу;

d - діаметр трубопроводу;

J - середня швидкість потоку.

Експериментально встановлено, що коефіцієнт гідравлічного тертя в загальному випадку залежить від режиму течії, що характеризується числом Рейнольдса (Re), і стану внутрішньої поверхні трубопроводу, яка характеризується відносною шорсткістю (?). Вплив цих факторів на величину ? при ламінарному і турбулентному режимах течії проявляється по-різному.

При ламінарному режимі, тобто (? - кінематичний коефіцієнт в'язкості) стан поверхні стінки не впливає на опір руху рідини і ? = f (Re). Значення коефіцієнта ? в цьому випадку визначається з теоретичної формулою Пуазейля:

(6)

Підставляючи цей вираз в (5), отримаємо формулу для визначення колійних втрат при ламінарному плині у вигляді:

, (7)

де

З (7) випливає, що в ламінарному потоці втрати напору по довжині трубопроводу (шляхові втрати) прямо пропорційні середній швидкості течії рідини.

Турбулентний режим течії характеризується інтенсивним перемішуванням рідини як в поперечному (по перетину потоку), так і в поздовжньому (по довжині потоку) напрямках. Однак в діапазоні чисел Рейнольдсанепосредственно поблизу стінок трубопроводу існує шар рухомої рідини, течія в якому зберігається ламінарним. Цей шар називається ламінарним подслоем або ламінарної плівкою. Товщина ламінарної плівки (?Л) залежить від режиму течії ?Л = f (Re) і зі збільшенням числа Рейнольдса ?Луменьшается.

Стінки будь-якого тракту мають природну шорсткість поверхні, спочатку обумовлену матеріалом і технологією виготовлення трубопроводу і мінливу при його експлуатації внаслідок взаємодії матеріалу трубопроводу з робочою рідиною. Середня висота виступів шорсткості (?) називається абсолютною шорсткістю. Залежно від співвідношення між ?Лі ? (див. Рис 1) труби або стінки розглядають як гідравлічно гладкі або гідравлічно шорсткі.

Рис. 1

Якщо ?Л> ?, ламінарний підшар як би згладжує шорсткість стінки: потік не отримує додаткової турбулізації від шорсткості, оскільки утворюються на вершинах виступів шорсткості вихори придушуються ламінарної плівкою. Труба, в якій виступи шорсткості знаходяться в межах товщини ламінарного підшару, називається гідравлічно гладкою.

Якщо ?Л Залежно від режиму течії, одна і та ж труба може бути як гідравлічно гладкою, так і гідравлічно шорсткою, оскільки із зростанням числа Рейнольдса товщина ламінарного підшару зменшується, і, навпаки - зі збільшенням Re, ?Лвозрастает.

Природна шорсткість завжди нерівномірна, так як виступи мають різні форми, розміри і розташування. Тому вводиться поняття еквівалентної (або рівномірно-зернистою) абсолютної шорсткості ?Е. Ця штучно створювана шорсткість, наприклад, шляхом наклеювання на стінки труби піщинок одного розміру (однієї фракції) і на однакових відстанях один від одного, забезпечує створення опору трубопроводу, рівного опору при природній шорсткості.

Значення абсолютної (?) та еквівалентної (?Е) шорсткості для труб з деяких матеріалів наведені в таблиці 1.

Таблиця 1.

 № п / п Матеріал і стан труб

 ?,

 мм

 ? Е,

 мм

 1 Труби зі скла, латуні або мідні, нові 0,0015 ... 0,01 0,001 ... 0,01

 2 Труби сталеві, безшовні (цельнопотянутие), нові, чисті 0,02 ... 0,1 0,02 ... 0,5

 3 Труби сталеві, зварні, нові, чисті 0,03 ... 0,12 0,03 ... 0,1

 4 Труби сталеві, колишні у вживанні 0,2 ... 1,2 0,2 ... 1,25

 5 Труби чавунні, нові 0,25 ... 1,0 0,2 ... 0,5

 6 Труби чавунні, колишні у вживанні 0,5 ... 1,4 0,5 ... 1,5

При визначенні ? враховується не абсолютна шорсткість, а її відношення до діаметру (або радіусу) труби, тобто відносна шорсткість:

;

Це обумовлено тим, що одна і та ж абсолютна шорсткість надає більший вплив на опір руху в трубопроводі меншого діаметру.

Запропоновано велику кількість емпіричних і напівемпіричних формул для визначення коефіцієнта гідравлічного тертя ?, що враховують особливості перебігу при турбулентному режимі. Ці особливості в кінцевому підсумку позначаються на залежності колійних втрат від середньої швидкості течії.

Так, для гідравлічно гладких труб втрати напору по довжині пропорційні середній швидкості в ступені 1,75. У перехідній області від гідравлічно гладких до шорстким трубах () на величину ? впливають одночасно два фактори: число Рейнольдса і відносна шорсткість, тобто в перехідній області ? = f (Re, ?). У цій області, званої зоною доквадратного опору, втрати напору по довжині пропорційні середній швидкості в ступені 1,74 ... 2.

Для гідравлічно шорсткуватих труб, коли ламінарний плівка практично повністю руйнується, коефіцієнт ? вже не залежить від Re, а визначається лише відносною шорсткістю, тобто ? = f (?). Ця область називається зоною квадратичного опору, т. К. Hl ~ J2, або автомодельної областю, так як незалежність ? від Re означає, що втрати напору по довжині, що визначаються за формулою (5) пропорційні квадрату середньої швидкості. Початок цієї області визначається умовою.

Найбільш часто вживані формули для обчислення значення коефіцієнта ? наведені в таблиці 2.

Визначення ? за наведеними у таблиці 2 та іншим формулами полегшується використанням таблиць і номограм, що містяться у навчальних та довідкових посібниках.

При проведенні даної роботи розглядаються режими течії в гідравлічно гладких трубах.

Таблиця 2

 Зона опору, режим Межі зони Розрахункові формули Залежність втрат напору від швидкості

 1. Ламінарний

;

 ф. Пуазейля

 h l ~ J

 2. Зона гладкостінних опору

;

 ф. Блазіуса

 h l ~ J 1,75

 ф. Конакова

 3. Зона доквадратічного опору

 ф. Кольбрука Уайта

 h l ~ J 1,75 ? 2

 ф. Альтшуля

 4. Зона квадратичного опору

 ф. Прандтля-Нікурадзе

 h l ~ J 2

 ф. Шіфрінсона

Опис установки.

Принципова схема експериментальної установки, що використовується для визначення коефіцієнта гідравлічного тертя ? наведена на рис. 2.

Експериментальний ділянку трубопроводу круглого перетину довжиною L приєднаний до напірного баку 5, в який з водоводу через вентиль 1 і заспокійливу сітку 3 безперервно подається вода. Надлишки води з бака зливаються через переливної трубу 4. Тому в баку може підтримуватися постійний рівень. Витрата води через експериментальна ділянка регулюється вентилем 7 (вентиль на вході в експериментальний ділянку повністю відкритий під час всього експерименту). Після проходження експериментальної ділянки вода зливається в мірний бак 8, на вході з якого є кран 9. Для вимірювання температури води встановлений термометр 2. Установка забезпечена п'єзометричної щитом 6, на якому встановлені п'єзометри для вимірювання втрат по довжині.

Рис. 4

Література

1. Башта Т.М. та ін. Гідравліка, гідромашини і гідроприводи. - М .: Машинобудування, 1984, 424 с.

2. Ідельчик І.Є. Довідник з гідравлічним опорам. - М .: Машинобудування, 1975. - 559 с.

3. Установка для вивчення втрат напору при турбулентному усталеному русі (тип ГВ5). - Одесоргнаучкомплектснаб. - 39 с.
Кримський природний заповідник
Реферат на тему: Кримський природний заповідник Розташування: Автономна Республіка Крим, м. Алушта Площа: 44 175,0 га Історія заповідання території, що входить нині до Кримського

Особливості організації та проведення PR-кампанії для некомерційної молодіжної організації
Зміст Введення 1. Теоретичні основи організації та проведення PR-кампанії в некомерційному секторі 1.1 Зв'язки з громадськістю в некомерційному секторі в сучасній Росії 1.2 Теоретичні основи організації та проведення PR-кампаній для некомерційного сектора 1.3 Особливості організації та проведення

Маркетинг в умовах глобалізації
Маркетинг в умовах глобалізації Незважаючи на існування твердого регулювання внутрішніх ринків ТНК із боку керівництва корпорації, на практиці можна говорити про існування в міжнародних компаніях "змішаного середовища" внутрішніх

Організація роботи контролера-касира
ЗМІСТ Введення 1. Значення правильної організації робочих місць та розрахунків з покупцями в підприємствах роздрібної торгівлі 2. Передовий вітчизняний і закордонний досвід організації робочих місць касирів та можливості його застосування в торгівлі РБ 3. Характеристика торгового підприємства

Протезирование при повній відсутності зубів
Донецький національний медичний університет ім. М.Горького Кафедра загальної стоматології ФИПО РЕФЕРАТ На тему: Протезирование при повній відсутності зубів Виконала врач-интерн Кочергина Ю.Г. 25 гр. 1 рік навчання Донецьк-2010 Повна відсутність зубів (повна повторна адентия) безпосереднім

Синдром Клайнфельтера
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. В.Н. КАРАЗІНА Біологічний факультет кафедра генетики і цитології Курсова робота Синдром Клайнфельтера Виконала студентка IVкурса біологічного факультету групи БГ-41 Бабенко Е.С, Харків 2010р. Введення Синдром Клайнфельтера

Історія хвороби: сальмонельоз
Міністерство охорони здоров'я Російської Федерації Сибірський Державний Медичний Університет Кафедра інфекційних хвороб та епідеміології Завідувач кафедри - професор, д.м.н. Лепехин А. В. Історія хвороби Куратор: студент 5 курсу ЛФ гр. 1515 Заподовніков Андрій Костянтинович Дата надходження:

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати