Шероховатости стенок труб

Твердый стенки, ограничивающие поток жидкости, имеют шероховатость, которая характеризуется размером и формой различных неровностей и выступом на поверхности стенок. Это зависит от металла стенок и от обработки. Обычно с течением времени шероховатость стенок возрастает в результате коррозии, отложения осадков.

В гидравлике, в качестве основной характеристики шероховатости принята так называемая абсолютная шероховатость (R), которая представляет собой среднее значение указанных выступов и неровностей. Абсолютная шероховатость имеет размерность длины и чаще задается в мм.

Для характеристики влияния шероховатости на гидравлическое сопротивление иногда вводят понятия относительной шероховатости Ε, которая представляет собой отношение абсолютной шероховатости к некоторому линейному размеру, характеризующему поток например к d трубопровода. Относительная шероховатость является безразмерной величиной

E =

В некоторых случаях вводится понятия относительной гладкости. Это величина, обратно относительной шероховатости.

 

E' =

Экспериментально установлена сложная зависимость между шероховатостью стенок труб и характером течения жидкости, возможны два варианта механизма взаимодействия потока жидкости и стенок труб и характером течения жидкости возможны два варианта взаимодействия потока жидкости со стенками.

 

 

1.

 

Значение абсолютной шероховатости меньше толщины пограничного ламинарного слоя.

Т.е. R < δ – такие трубы называют гидравлически гладкими.

 

 

2.

 

 

Значение абсолютной шероховатости больше толщины пограничного ламинарного слоя, т.е. R > δ. Такие трубы называются гидравлически шероховатыми.

 

Определение расчетных коэффициентов λ

 

1. Ламинарный режим движения

λ =

 

2. Турбулентный режим движения

При турбулентном режиме движения определяют 3 области гидравлического сопротивление:

а)₁ Шероховатость стенок трубопровода не оказывает влияние на определение расчетных коэффициентов. Формула Блазиуса:

λ = 0,3164:Re^0,25 при Re > 125000

 

б)₂ Стенки трубопровода влияют на расчетный коэффициент но внутри потока существует ламинарное ядро

λ = 0,343: ^0,125*Re^0.47

где R – шероховатость стенок вм при 0,367()^1,56 < Re < 150

1и 2 области характеризуются скоростями δ < 1

 

в)₃ Турбулентный

λ = 0,11 ^0,25 при δ > 1

 

По формуле Альтиула. Справедливо для всех областей:

λ = 0,1(E + )^0,25

Исследования гидравлических сопротивлений течных трубопроводов были проведены в институте ВОДГЕО под руководством Ф.А.Шевелева в 30-е годы ХХ века.