Режимы течения в трубах. Число Рейнольдса.
Наблюдения показывают, что в природе существуют два различных вида (режима) течения жидкости: 1) слоистое упорядоченное, или ламинарное течение, при котором отдельные слои жидкости скользят относительно друг друга, не смешиваясь между собой; 2) неупорядоченное, или турбулентное, течение, когда частицы жидкости движутся по сложным, все время изменяющимся траекториям и в жидкости происходит интенсивное перемешивание. опыт. Переход от ламинарного течения к турбулентному происходит при определенной скорости (так называемой критической скорости), которая для труб разных диаметров оказывается различной, возрастающей с увеличением вязкости и снижающейся с увеличением диаметра трубы. Оказалось, что режим потока жидкости в трубе зависит от безразмерного числа, которое учитывает основные факторы определяющие это движение: среднюю скорость
Число Re, при котором происходит переход от ламинарного режима течения к турбулентному, называют критическим и обозначают Reкр (а соответствующую ему скорость называют критической скоростью) Как показывают опыты для труб круглого сечения Reкр При Re<Reкр течение является ламинарным, при Re>Reкр – турбулентным. Точнее говоря, развитое турбулентное течение в трубах устанавливается лишь при Re Зная скорость движения жидкости, и ее вязкость и диаметр трубы, можно найти число Re и, сравнив его с Reкр, определить режим течения жидкости. На практике имеют место как ламинарное, так и турбулентное течения, причем первое наблюдается в основном в тех случаях, когда по трубам движутся вязкие жидкости (смазочные масла), второе обычно там, где по тубам перетекают маловязкие жидкости (вода, бензин, спирт, газы).
Ламинарное течение в трубах слоистое упорядоченное, или ламинарное течение, при котором отдельные слои жидкости скользят относительно друг друга, не смешиваясь между собой; При движении жидкости по трубам основные изменения скорости и ускорения происходят вдоль оси трубопровода. Изменение параметров вдоль двух других координат можно считать пренебрежимо малыми. Средняя скорость равна 0,5 скорости максимальной. закон сопротивления:
где
Таким образом потеря напора на трение по длине при ламинарном течении пропорциональна скорости в первой степени, а коэффициент Коэффициент Кариолиса для ламинарного режима
Турбулентное течение. неупорядоченное, или турбулентное, течение, когда частицы жидкости движутся по сложным, все время изменяющимся траекториям и в жидкости происходит интенсивное перемешивание. При турбулентном движении осредненная скорость мало меняется по сечению трубопровода. Область, где скорости почти не меняются по сечению, называется ядром течения, а слой у стенок, характеризующийся быстрым уменьшением значения скорости – пристенным слоем. Экспериментально получена формула для определения распределения скорости по сечению
где
Показатель степени n зависит от числа Re для гидравлически гладких труб и от относительной шероховатости для труб вполне шероховатых. при переходе к турбулентному течению заметны некоторый скачок сопротивления и затем более крутое нарастание величины .
Рис. 5.7. Зависимость
Основной расчетной формулой для потерь напора при турбулентном течении в круглых трубах является известная уже формула Вейсбаха – Дарси, имеющая вид
где ( Когда шероховатость трубы не влияет на ее сопротивление (на Коэффициент трения определяется по формуле Б.Л. Шифринсона
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|