Понятие о шероховатости труб. Гидравлическое сопротивление. Сопротивление движению жидкости в трубах за счёт трения. Коэффициент гидравлического сопротивления

 

2.1.Понятие о шероховатости труб.

 

Твердые стенки, ограничивающие поток жидкости, всегда в той или иной степени обладают известной шероховатостью. Шероховатость характеризуется величиной и нормой различных выступов и неровностей, имеющихся на стенках, и зависят от материала стенок и их обработки. Обычно с течением времени шероховатость изменяется от появления коррозии, отложения осадков и т.д.

В качестве основной характеристики шероховатости служит так называемая абсолютная шероховатость - , представляющая собой среднюю величину указанных выступов и неровностей, измеренную в линейных единицах (рисунок 1).

	Рисунок 1

 

 

Рисунок 1.

 

При гидравлических расчетах принимают абсолютную шероховатость равной: для стальных труб - 0,2 мм;

для чугунных труб - 0,5 мм; для асбестовых труб - 0,1 мм и более,

Пусть (рисунок 1а) выступы шероховатости будут меньше, чем толщина ламинированная пленка ( < _пл ). При этом неровности стенки будут полностью погружены в этом слое, турбулентная часть потека на будет входить и непосредственное соприкосновение со стенками и движение жидкости, а следовательно, и потери энергии не будут зависеть от шероховатости стенок а будут обуславливаться лишь свойствами самой жидкости.

Если же (рисунок 1б) высота выступив такова, что они превышают толщину ламинированой плеки ( > _пл), неровности стенок будут выступать в турбулентную облать, увеличивая беспорядочность движения и существенным образом влиять на потерю энергии.

В соответствии со сказанным в гидравлике различают трубы гидравлически гладкие ( < _пл )и шероховатые ( < _пл ).

Конечно, такое деление является условным. На самом деле толщина ламинарной пленки непостоянна и уменьшается с увеличением числа Рейнольдса. Поэтому абсолютная шероховатость не может полностью характеризовать влияние стенок на движение жидкости. Естественно, что стенки с одной и той же абсолютной шероховатостью в потоках небольших поперечных размеров должны будут вносить большие возмущения в поток жидкости и оказывать большее сопротивление движению, чем в потоках большого сечения.

Для характеристики влияния шероховатости на гидравлические сопротивления, а также, исходя из условий соблюдения подобия, в гидравлике вводится понятие относительной шероховатости, под которой понимают безразмерное отношение абсолютной шероховатости к радиусу или диаметру трубы

 

; (1)

 

 

В некоторых случаях вводят понятие "относительной гладкости ( ’),как величины обратной относительной шероховатости,

 

; (2)

В действительности, как показали исследования на гидравлические сопротивления влияет не только абсолютные значения шероховатости, но и в значительной степени форма и густота выступов. Учесть влияние этих факторов непосредственными измерениями шероховатости практически невозможно.

Поэтому в настоящее время для характеристики шероховатости стенок промышленных труб при гидравлических расчетах обычно используют понятие так называемой эквивалентной шероховатости - Кэ Значения эквивалентной шероховатости определяются на основании Гидравлических испытаний трубопроводов и пересчета их результатов по соответствующим формулам.

 

Таблица 1