Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Загальна інформація

Робота № 4. Визначення коефіцієнтів гідравлічного тертя для

Циліндричних труб

Мета роботи: експериментальне визначення гідравлічного тертя для циліндричних труб в залежності від характерних зон течії в’язкої нестисливої рідини.

Результати роботи представляються у вигляді залежностей коефіцієнтів гідравлічного тертя циліндричної труби для характерних значень числа.

Загальна інформація

Втрата напору уздовж каналу являється частиною повної питомої енергії потоку, що переходить у тепло та розсіюється завдяки роботі сил тертя, які виникають при русі реальної (в’язкої) рідини.

Відомо, що втрати напору уздовж циліндричних труб залежать від шорсткості внутрішньої поверхні трубопроводу, його діаметру, середньої швидкості та в’язкості рідини. Зазвичай дана залежність зображується у вигляді формули Дарсі-Вейсбаха:

, (4.1)

де – довжина труби, м;

– внутрішній діаметр труби, м;

– усереднена швидкість руху рідини, м/c;

– прискорення вільного падіння, м /c²;

– коефіцієнт гідравлічного тертя, який у загальному випадку залежить від числа Рейнольдса та шорсткості (відносної шорсткості) стінок труби.

Таким чином, можливо записати:

,

де – число Рейнольдса, в якому (м²/с) – кінематичний коефіцієнтв’язкості речовини, що залежить від її температури;

– відносна шорсткість, що визначається за формулою:

. (4.2)

Величина має назву абсолютної шорсткості та визначається як середня висота виступів шорсткості.

Втрата напору уздовж каналу може бути представленою виразом:

, (4.3)

де – коефіцієнт пропорційності;

– показник степеня, величина якого знаходиться у межах 1…2.

Експериментальне вивчення втрат напору уздовж циліндричного каналу свідчить про наявність п’яти зон опору.

Перша зона – зона ламінарного режиму. У дану зону потрапляють потоки з числами Рейнольдса

.

Показник степеня у залежності (4.3) для даної зони дорівнює 1, а коефіцієнт гідравлічного тертя залежить тільки від числа Рейнольдса і може бути визначеним згідно з формулою Пуазейля

. (4.4)

Друга зона – перехідна (нестійка) зона, в яку потрапляють потоки з числами Рейнольдса

< < .

У цій зоні для визначення коефіцієнта гідравлічного тертя доцільно користуватися формулою Френкеля

. (4.5)

Третя зона – зона гладких гідравлічних русел турбулентного режиму. У дану зону потрапляють потоки з числами Рейнольдса

,

де , або ..

Для таких потоків показник степеня у виразі (4.3) дорівнює 1,75, а коефіцієнт гідравлічного тертя залежить тільки від числа Рейнольдса й найчастіше обчислюється відповідно до формули Блазіуса

. (4.6)

Четверта зона – зона доквадратичного опору шорстких русел турбулентного режиму, до котрої відносяться потоки з числами Рейнольдса:

,

де , або .

Показник степеня для даного випадку знаходиться у межах 1,75…2,00.

Коефіцієнт гідравлічного тертя залежить тільки від числа Рейнольдса та відносної шорсткості та може визначатися згідно з формулою Альтшуля:

. (4.7)

П’ята зона – зона квадратичного опору шорстких русел турбулентного режиму, до котрої відносяться потоки з числами Рейнольдса:

, або .

Показник степеня у формулі (4.3) дорівнює 2.

Коефіцієнт гідравлічного тертя для цієї зони залежить тільки від відносної шорсткості стінок труби. Одна із рекомендованих формул, за допомогою якої визначається коефіцієнт – це формула Шифрінсона:

. (4.8)