Коэффициент гидравлического трения для стальных труб. Коэффициент гидравлического трения (стр. 1 из 2)

Коэффициент гидравлического трения для стальных труб. Коэффициент гидравлического трения (стр. 1 из 2)

Определение коэффициента гидравлического трения

В уравнении Бернулли, записанном для двух сечений потока вязкой жидкости (обозначения общепринятые):

(1)

где представляет собой суммарную величину потерянного напора:

, (2)

где – потери напора по длине расчетного участка трубопровода, вызванные трением жидкости о стенки, называются путевыми потерями;

– потери напора на коротких участках трубопровода, обусловленные изменением формы или размеров (иногда и того и другого одновременно), называемые потерями в местных сопротивлениях, или местными потерями напора.

В данной работе рассматриваются путевые потери. Согласно уравнению неразрывности для потока вязкой несжимаемой жидкости (ρ = const):

(3)

При течении жидкости в горизонтально расположенном трубопроводе (z1 =z2 ) постоянного сечения (S1 =S2 ) скорость в начале и конце расчетного участка будет одинаковыми (V1 =V2 ) и уравнение Бернулли примет вид:

(4)

Путевые потери определяются по формуле Дарси – Вейсбаха:

, (5)

где λ – безразмерный коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси);

L – длина расчетного участка трубопровода;

d – диаметр трубопровода;

J – средняя скорость потока.

Экспериментально установлено, что коэффициент гидравлического трения в общем случае зависит от режима течения, характеризуемого числом Рейнольдса (Re), и состояния внутренней поверхности трубопровода, характеризуемой относительной шероховатостью (ε). Влияние этих факторов на величину λ при ламинарном и турбулентном режимах течения проявляется по-разному.

При ламинарном режиме, т.е. (ν – кинематический коэффициент вязкости) состояние поверхности стенки не влияет на сопротивление движению жидкости и λ = f (Re). Значение коэффициента λ в этом случае определяется по теоретической формуле Пуазейля:

(6)

Подставляя это выражение в (5), получим формулу для определения путевых потерь при ламинарном течении в виде:

, (7)

где

Из (7) следует, что в ламинарном потоке потери напора по длине трубопровода (путевые потери) прямо пропорциональны средней скорости течения жидкости.

Турбулентный режим течения характеризуется интенсивным перемешиванием жидкости как в поперечном (по сечению потока), так и в продольном (по длине потока) направлениях. Однако в диапазоне чисел Рейнольдса непосредственно вблизи стенок трубопровода существует слой движущейся жидкости, течение в котором сохраняется ламинарным. Этот слой называется ламинарным подслоем или ламинарной пленкой. Толщина ламинарной пленки (δЛ ) зависит от режима течения δЛ = f (Re) и с увеличением числа Рейнольдса δЛ уменьшается.

Стенки любого тракта имеют естественную шероховатость поверхности, первоначально обусловленную материалом и технологией изготовления трубопровода и меняющуюся при его эксплуатации вследствие взаимодействия материала трубопровода с рабочей жидкостью. Средняя высота выступов шероховатости (Δ) называется абсолютной шероховатостью. В зависимости от соотношения между δЛ и Δ (см. рис 1) трубы или стенки рассматривают как гидравлически гладкие или гидравлически шероховатые.

Рис. 1

Если δЛ > Δ, ламинарный подслой как бы сглаживает шероховатость стенки: поток не получает дополнительной турбулизации от шероховатости, поскольку образующиеся на вершинах выступов шероховатости вихри подавляются ламинарной пленкой. Труба, в которой выступы шероховатости находятся в пределах толщины ламинарного подслоя, называется гидравлически гладкой.

Коэффициент кинематической вязкости воды. Кинематическая вязкость воды при различных температурах

Вода H₂O представляет собой ньютоновскую жидкость и ее течение описывается законом вязкого трения Ньютона, в уравнении которого коэффициент пропорциональности называется коэффициентом вязкости, или просто вязкостью.

Вязкость воды зависит от температуры. Кинематическая вязкость воды равна 1,006·10^-6м²/с при температуре 20°С.

В таблице представлены значения кинематической вязкости воды в зависимости от температуры при атмосферном давлении (760 мм.рт.ст.). Значения вязкости даны в интервале температуры от 0 до 300°С. При температуре воды свыше 100°С, ее кинематическая вязкость указана в таблице на линии насыщения.

Кинематическая вязкость воды изменяет свою величину при нагревании и охлаждении. По данным таблицы видно, что с ростом температуры воды ее кинематическая вязкость уменьшается . Если сравнить вязкость воды при различных температурах, например при 0 и 300°С, то очевидно ее уменьшение примерно в 14 раз. То есть вода при нагревании становится менее вязкой, а высокая вязкость воды достигается если воду максимально охладить.

Значения коэффициента кинематической вязкости при различных температурах необходимы для вычисления величины числа Рейнольдса, которое соответствует определенному режиму течения жидкости или газа.

Если сравнить вязкость воды с вязкостью других ньютоновских жидкостей, например с, или с, то вода будет иметь меньшую вязкость. Менее вязкими, по сравнению с водой, являются органические жидкости –, бензол и сжиженные газы, например такие, как.

Таблица шевелева. Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб. Шевелев А.Ф. Шевелев Ф.А. 1984

Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб

Шевелев А.Ф., Шевелев Ф.А.

Стройиздат. Москва. 1984

116 страниц

Справочное пособие содержит таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, железобетонных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб нормированных диаметров. Изд. 5-е вышло в 1973 г. под загл.: Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. Для инженерно-технических работников проектных и эксплуатационных организаций.

Предисловие

I. Расчетные формулы и структура таблиц
1. Стальные и чугунные трубы
2. Асбестоцементные трубы
3. Железобетонные трубы
4. Пластмассовые трубы
5. Стеклянные трубы
6. Выбор диаметров труб с учетом экономического фактора
7. Примеры расчета

II. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб
Таблица I. Стальные водогазопроводные трубы d=6—150 мм (ГОСТ 3262—75)
Таблица II. Стальные электросварные трубы d=50—1600 мм (ГОСТ 10704—76 и ГОСТ 8696—74)
Таблица III. Чугунные трубы d=65—1000 мм (ГОСТ 9583—75 и ГОСТ 21053—75)
Таблица IV. Асбестоцементные трубы d=100—500 мм (ГОСТ 539—80, класс ВТ9, тип 1)
Таблица V. Железобетонные трубы d=500—1600 мм (ГОСТ 12586—74 и ГОСТ 16953—78)
Таблица VI. Пластмассовые трубы d=10—630 мм (ГОСТ 18599—73)
Таблица VII. Стеклянные трубы d=45—221 мм (ГОСТ 8894—77)

Предисловие

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, утвержденных XXVI съездом КПСС, предусматривается ускорение научно-технического прогресса, повышение степени благоустройства зданий и населенных пунктов. При этом существенное значение имеет дальнейшее развитие систем подачи и распределения воды. В условиях широкого строительства и совершенствования систем водоснабжения особую актуальность приобретают вопросы гидравлического расчета трубопроводов.

Справочное пособие включает таблицы, составленные по результатам расчета по формулам, полученным на основании исследований, проведенных во ВНИИ ВОДГЕО.

Использование формул для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб предусмотрено действующими нормативными документами.

По сравнению с изданием 1973 г, справочное пособие дополнено таблицей для гидравлического расчета железобетонных труб, подготовленной д-ром техн. наук В.С. Дикаревским, канд. техн. наук П.П. Якубчиком и канд. техн. наук О.А. Продоусом по результатам исследований, проведенных в ЛИИЖТе.

Инженерные системы

Водоснабжение и канализация

Шевелев А.Ф.

Шевелев Ф.А.