Идельчик И.Е. - Справочник по гидравлическим сопротивлениям (1067427), страница 24
Текст из файла (страница 24)
15. Зависимость линейного коэффициента сопротивления плавно изогнутых труб (отвоМв ~о :: дов Х от Ке — в — в и ~ установк ~в Ов ' ленная различными авторами(рис. 6-5), указывает на существование для таких труб близкой аналогии с тем, что имеет место для прямых труб (см.
раздел 2). При этом возможны четыре режима течения потока. Первый режим„в пределах до Ке = 6,5 10-, з является ламинарным. Он характеризуется тем, что прямые сопротивления для различных Яв®в и Ь идут параллельно между собой под резкимугломк абсциссе 1д Ке х х~~ ~". Второй режим, в пределах 6,5.10в <Я Ке < ~ ~ 4 ° 104, переходной. ' При нем коэффициент Ак практически мало зависит от числа рейнольдса. В третьем режиме — турбулентном, соответствующем 4.104 <я Ре ~ 3-10', кривые сопротивления плавных отводов ведут себя как кривые сопротивления прямых технических труб (с неравномерной шероховатостью) в переходной области (см. диаграмму 2-4): оин плавно снижаются с увеличением параметра Ке — ".
Призтом для различных 2й бв ЯвЯв и Ь эти кривые также параллельны между собой. В четвертом режиме, наступающем при ч/ 2йд1 Ке" 3 10', кривые Хк = ~ Ке ~/ — ~ идут ~о / параллельно оси абсцисс, так что Хк практически перестает зависеть от числа Ке и остается функцией только ЯвИв и К. 16. Для гладких изогнутых труб (стеклянные, латунные, свинцовые, резиновые, стальные при Ь <30,0002 и т. п.) при любых 6, включая целые спирали (змеевики), величина а,к в пределах до Ке = 10а может быть вычислена по формуле вида (см. также диаграмму 6-2) а ~а( ~~о) (6-2) 17. Коэффициент местного сопротивления колен с острыми кромками на повороте для всего диапазона углов поворота 6 от 0 до 1 ~ =.ар~' — =С,А~, Р~ов ( 2 где Г определяется по формуле Вейсбаха ~б-691 6 .
6 ~," = 0 95 ~й~ — + 2,05 зш~ —; 16-3 » Ф ула (6-2) получена Ароновым 6-43 на основании обработки своих опыто ормул в и опыв работах Квитковского 16-173, Кошелева, и Ьбрютииа 16-203, Мазурова и Захарова 6-2Й,. Я9 М А — поправочный коэффициент, полученныи на основании обработки экспериментальных данных Рихтера 16-591 и Шубарта ~6-611, Ф Р 4РХ Р.Ю РВ~ 020 йЛ 4Л' Ке-й ~ Рис. б-б.
Зависимость коэффициента полного аюротивлвния ~п от числа Ке для отвода со = 90' и гладкими стенками Д = О,ОООО8) ~б-111 определяется по кривой А = 1 (О) диаграммы 6-5. 18. Коэффициенты местного сопротивлення любых кочек н отнодоа мокко практяа чески принять постояннйян, не аанясяшнмн от числа Рейнольдса только при Ке= ~ ~ ) У > 2 ° 10а —:3-10а. При меньших значениях этого числа его влияние на сопротивление начинает сказываться в тем большей степени, : чем меньше Ке. Это особенно относится к от; водам, а также коленам с плавным внутрен' иим закруглением.
19. Зависимость ~ = 1 (Ке) — сложная, и характер ее определяется согласно данным автора 16-10 — 6-121 главным образом изменением состояния потока в пограничном слое. В частности в отводах с не очень большими значениями относительного радиуса закругления (примерно в пределах ЯаИа = 0,55 —: —:1,5), особенно при нх установке недалеко за плавным входом, явление аналогично тому, что получается при внешнем обтекании цилиндра или шара. 20. Начиная с очень малых значений числа Рейнольдса коэффициент полного сопротивления ~„отвода при РО~Ь = 0,55 —:1,5 падает, достигая первого минимума примерно при Йе =-5 10а (рис, 6 — 6).
После этого замечается незначительное возрастание ~„, пока он не достигнет значения„соответствующего Кекр (в данном слУчае около 10а), пРи котоРом наступает резкое падение коэффициента сопротивления (переходной режим — кризис сопротивления) до второго минимума при Ке = 0,2 —:2,5 10а (установившейся или закритический режим). После этого наблюдается опять незначительное возрастание коэффициента сопротивления. 21. При сравнительных малых числах Рейнольдса (прнмерно до Ке =- 10') в отводе, помещаемом близко от плавного входа, пограничный слой ламинарен, поэтому прн не очень больших Я ~Ь имеет место ламинарный отрыв потока от стенок внутреннего зал' Коэффициент ~п включает и потери скоростного давлении на вйходе иэ отвода в атмосферу.
229 кругления. Критическое число Ке, при ко. тором начинается падение ~п, характерн. зуется переходом от ламинарного к турбулент. ному течению. Турбулизация оторвавшегося пограничного слоя, ведущая к усилению об. мена количеством движения между отдельными частицами жидкости, вызывает расширение струи в этом слое вследствие сужения внутренней вихревой зоны (рис. 6-7)„ 22. По мере увеличения числа Йе точка перехода перемещается все больше и больше назад (вверх по потоку), а оторвавшийся пограничный слой расширяется до тех пор, пока не прилипнет снова к внутренней стенке отвода.
Центробежные силы на повороте не дают, однако, прилипшему слою удержаться на всем закруглении отвода, и в каком-то месте поток опять отрывается от стенки, но это уже является отрывом турбулентного слоя на более далеком расстоянии от внутреннего закругления (см.
рис. 6-7). 23. В первый момент между точкой ламинарного отрыва и точкой прилипания образуется замкнутая вихревая зона, которая с дальнейшим увеличением Ке окончательно рассасывается. Полностью вихревая зона рассасывается тогда, когда точка перехода совпадает с точкой ламннарного отрыва. Этот момент соответствует завершению переходного режима течения, после которого коэффициент сопротивления перестает падать и принимает почти постоянное значение. В рассматриваемом случае этому соответствует Ке = = 2 —:2,5 ° 10 .
24. Отрыв ламинарного слоя, происходящий в наиболее близкой к началу закругле. ння отвода точке, дает, естественно, наиболее обширную вихревую зону у внутренней стенки (см. рис. 6-7). По мере приближения точки перехода к точке ламннарного отрыва эта зона с'кимается. Наименьшие размеры она' прнннмаег при турбулентном отрыве в точке более удаленной от начала закругления. 25. Влияние числа Рейнольдса на козФФнциент местного сопротивления отводов и ко" лен в пределах Ке 104 учитывается на со" ответствующих диаграммах коэффициент тами й1~ „входящими в качестве множнтмей йкии) и) сии) рис. 6-7.
Схема отрыва потока от внутренней стенки и распределение скоростей по средней линии сечения отвода с гладкими стенками при различных режимах течения ~В.111: 1 — точка ламннарного отрыва; 2 — <мертвая» зона; 3 — точка перехода; 4 — точка прнлипацця оторвавшегося слоя; Б — турбулентное расширение оторвавшегося слоя; 6 и 7 — нижняя гранина оторвавшихся соответственно- ламинарного и турбулентного слоев; 8 .. точка турбулентного отрыва 0Я 010 011 020 4Ж 0 Рис. 6-8. Кривые сопротивления ~п = )' Яе) отвода с различной относитель- ной ьиероховатостью поверхности всей внутренней стенки ~6-111 1 — гладкие станки; 2 — оберточная бумага; 3 — афишная тисненая бумага; 4 наждачная бумага М 146; б — наждачная бумага М 60 у А2 ,и = — + ~а.
мв Ке в выражения для коэффициентов местного сопротивления ~„. При этом значения й~е приводятся в виде кривых зависимости от числа Ке 16-11, 6-661, которые впредь до уточнения принимаются ориентировочно для всех углов поворота о.
Коэффициент сопротивления ~, при Ке с» 104 можно представить в общем виде: где А, — коэффициент, зависящий от геометрических параметров колена (отвода), в частности, от я Юь' 1а м значение ~м при ре.'> 2 -10в (автомодельная область)- Значения А. в справочнике не даются. о6. Состояние внутренней поверхности (равномерная или местная шероховатость, на асей поверхности илн на части ее) колен и отводов непосредственно перед поворотом при больших числах Ке, как показали опыты автора 16-11 1, влияют значительнее на коэффициент местного сопротивления, чем на коэффициент сопротивления трения. При малых значениях Ке коэффициент сопротивления от. вода с различной степенью шероховатости внутренней стенки мало отличается от („ отвода с гладкой поверхностью внутренней стенки (рис.
6-8). С увеличением числа Ке коэффициент сопротивления начинает резко падать; при некотором значении этого числа ~„ достигает минимума, а затем опять начинает расти. 27. Критическое число Ке, при котором достигается минимум ~п, а также число Ке, при котором ~п начинает. снова расти, зависят от величины относительной шероховатости Ь = Ь/Вг. Чем больше К, тем меньше указанные значения Ке и тем больше величины как минимума ~п, так и ~п, достигаемого при больших Ке (на режимах автомодельности).
28. Пока число Ке мало, толщина ламинарного пограничного слоя столь велика, что 22» У. Схема отрыва о~-',:,:~:„'-."'.-,-,',-'."'.. еление скоростей ло ~~я~~:';.':~ сечения отвода с ще~~„"- '::.,:,::..""!,-:'~, нутренней стенкой 1) при различных реж~'- .:.-",. (б'-111." Рис. орасу ред линии той и = 0,00 течения о я в — соответственно ламинар турбулентное обтекание бугорков ш в роховатости; б — переходныя ре~ШИе. ' 1 — нижняя граница оторвавши ламинарного слоя при Ке С ре лзминарный отрыв; 8 ° турбулеит расширение оторвавшегося слоя ти йекр «с йе ~ Кеуст, ~ — турбуле~ .Рв ный отрыв при йе ~ йеу» ни а~ няя граница оторвавшегося лентного слоя при йе .- ое у < Йеуст', е †.
бугорки шероховатое этот слой почти полностью покрывает бугорки шероховатости (рис. 6-9, а), и последние практически не оказывают влияния на состояние потока. Вследствие этого пограничный слой, оторвавшийся от внутреннего закругления отвода, остается ламинарным, а сопротивление отвода с шероховатыми стенками — близкими к ~„ отвода с гладкими стенками. 29.
С увеличением числа Ке толщина пограничного слоя уменьшается, бугорки шероховатости начинают частично выступать (рис. 6-9, б) и турбулизировать поток. Таким образом, по сравнению с гладкой стенкой точка перехода ламинарного течения в пограничном слое в турбулентное появляется 'ближе к началу закругления отвода, а турбулентный отрыв происходит раньше, т. е. уменьшается как критическое число Ке, при котором коэффициент сопротивления начинает падать, так и значение Ке, прн котором достигается минимальная величина 30.
При дальнсйшем увеличении числа Ке толщина пограничного слоя продолжает уменьшаться, а бугорки шероховатости выступать столь значительно за пределы слоя, что на них начинают образовываться местные срывы потока (рис. 6-9, е). Эти срывы 222 способствуют перемещению вверх по потоку точки турбулентного о . рыва от внутренней стенки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
