Графики на Никурадзе и Мурин
Най-пълните изследвания за определяне на зависимостта на коефициента l от числото на Рейнолдс и от относителната грапавост са извършени от И. Никурадзе.
И. Никурадзе тества редица тръби с изкуствено създадена грапавост на вътрешната им повърхност. Грапавостта се получаваше чрез слепване на пясъчни зърна с определен размер, получени чрез пресяване през сита. Такава грапавост се нарича равномерно гранулирана. Тестовете бяха проведени с широк диапазон от относителни грапавини и числа на Рейнолдс.
И. Никурадзе изобразява експерименталните данни на графика, където логаритмите на стойностите наReса нанесени по абсцисната ос, а логаритмите на 100 l са нанесени по ординатната ос за различни стойности на относителна грапавост (фиг. 6.6).
Ориз. 6.6. График Никурадзе
Последната област5е представена с линии, успоредни на абсцисната ос, което показва, че тук коефициентът на хидравлично триене зависи само от грапавостта. Тази област обикновено се нарича област на квадратично съпротивление, тъй като загубата на напор по дължината е пропорционална на квадрата на скоростта.
За тръби с естествена грапавост законът за промяна на l отReсе оказва малко по-различен, без да се повдигат кривите след отклонението им от линията на гладките тръби. Разликата се обяснява с факта, че в тръбите с естествена грапавост издатините на грапавостта имат различна височина и с увеличаване на числото на Рейнолдс те започват да излизат извън ламинарния слой не едновременно, а при различниRe. Следователно преходът от линия на „гладки“ тръби към хоризонтални прави линии, съответстващи на квадратичен закон, се извършва по-плавно, без потапяне в кривите, което е ясно показано на графиката на G. A. Murin (фиг. 6.7).
Ориз. 6.7. Диаграмата на Мурин
Прости тръбопроводи. Комплекссистема
Прост (къс) тръбопровод е тръбопровод, през който течността се транспортира от подаващо устройство към приемник без междинни разклонения на потока. В този случай е необходимо да се вземе предвид не само загубата на налягане поради триене по дължината на тръбопровода, но и скоростното налягане и локалните загуби на налягане, които в този случай не могат да бъдат пренебрегнати.
Първоначално при изчисляване на прост тръбопровод (фиг. )
е уравнението на баланса на главата (уравнение на Бернули)
Схема за изчисляване на къс тръбопровод
Като се има предвид, чеv 2 1/2g=0, H1-H2= H; v2 = v1 и
получаваме
откъдето средната скорост на изтичане на течността
Въвеждаме обозначението, къдетоj е коефициентът на скоростта и
е коефициентът на съпротивление на системата
Дебитът на течност, преминаваща през къс тръбопровод, може да се определи по формулата
къдетоm=j е коефициентът на потока;S—открита площ.
Концепцията за къси и дълги тръбопроводи
Дълги тръбопроводи
Това са тръбопроводи с постоянен диаметър по дължина, в които са основните загуби на налягане по дължината, а локалните загуби на налягане и скоростното налягане могат да бъдат пренебрегнати.
Загубата на налягане по дължината на тръбопровода се определя от
по формулата на Дарси-Вайсбах:
Като се има предвид, че дебитътQ = VЧS и дебитът тогава
или
къдетоA—съпротивление на тръбопровода, определено от референтни таблици;
За преходния регион, съпротивлението Ao \u003d A * b,
където b е корекционен коефициент, отчитащ зависимостта на коефициента на хидравлично триенеl от числото на Рейнолдс.
В допълнение към съпротивлениетоAв литературата по хидравлика, метод за изчисляванедълги тръбопроводи, базирани на формулата на Chezy.
Широко използваните хидравлични параметри са модулът на дебита,съпротивлението на тръбопровода ST=A*l,проводимостта на тръбопровода.Използвайки горните параметри, загубата на напор по дължината може да се определи, както следва:
Късите тръбопроводи се изчисляват директно с помощта на уравнението на Бернули, като се вземат предвид загубите на дължина и местните съпротивления