ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Режимы движения жидкости втрубах из "Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем" Одним из важнейших вопросов, связанных с изучением законов движения вязких жидкостей, является определение потерь напора движущейся жидкостью. Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования показали, что на величину этих потерь решающее влияние оказывает режим движения жидкости. Существование различных режимов движения жидкостей впервые было подтверждено в 1883 г. опытами О. Рейнолъдса. Эти опыты показали, что существуют два режима движения жидкостей ламинарное и турбулентное течение, о чем уже говорилось в параграфе 1.4. Ниже рассматриваются особенности этих режимов и способы определения потерь напора в трубопроводах при различных режимах движения жидкости в них. [c.52] Выше отмечалось, что при движении жидкостей и газов наблюдаются два режима ламинарный и турбулентный. При ламинарном (слоистом) движении жидкости в трубопроводе частицы перемещаются в направлении основного потока, не имея скоростей в поперечном направлении. Частицы движутся упорядочение, хотя и имеют местные вращения, так как скорость в сечении потока вязкой жидкости распределяется неравномерно (рис. 1.34). Ламинарным называется такой режим движения, при котором в результате вязкого взаимодействия происходит сдвиг отдельных слоев жидкости, не приводящий к их перемешиванию. [c.52] Ламинарный режим движения имеет место при малых числах Рейнольдса, следовательно, при малых скоростях движения жидкости. С увеличением скорости потока возрастают градиенты скоростей вблизи стенки, что ведет к увеличению внутренних напряжений трения и возрастанию тенденции к скручиванию частиц. [c.52] При больших числах Re, превосходящих Rexp, преобладающим окажется влияние инерционных свойств возникшее возмущение, распространяясь вниз по потоку, уже не затухает. Вращающиеся частицы вовлекают в это движение другие, вследствие чего весь поток становится вихревым, то есть турбулентным (рис. 1.356). Турбулентным называется такой режим движения, при котором имеет место завихренность потока, и все процессы переноса (массы, количества движения и энергии) обусловлены не только межмолекулярным взаимодействием, но и смешением молей различных слоев потока. В турбулентной области потока траектории частиц представляют собой результат сложного вихревого движения (рис. 1.36). [c.53] Образовавшиеся в турбулентном потоке жидкости вихри накладываются своими скоростями на скорость основного потока, что вызывает мгновенное изменение скорости в точке. Отклонение мгновенного значения скорости в данной точке потока от ее среднего по времени значения называют пульсацией и обозначают v. С количественной стороны турбулентный режим отличается от ламинарного частотой пульсаций. На рис. 1.37 показана запись отклонений скорости, сделанная осциллографом, соединенным с насадкой для измерения местной скорости v в ламинарном и турбулентном потоке. [c.53] Из графиков видно, что колебания скорости в ламинарном потоке (1) носят более правильный (периодический) характер, обладают малой частотой и амплитудой. В турбулентном потоке (2) пульсации носят беспорядочный характер и обладают высокой частотой. [c.53] В параграфе 1.4.3 отмечалось, что коэффициент трения является функцией числа Re. Этот факт не случаен, ибо это число определяет режим движения жидкости, который, в свою очередь, оказывает существенное влияние на величину напряжений трения. Действительно, при ламинарном режиме частицы жидкости, двигаясь вдоль стенки без перемешивания, не участвуют в обмене количеством движения между двумя соседними слоями. Перенос количества движения из одного слоя в другой осуществляется на молекулярном уровне, и скорость в направлении радиуса трубопровода возрастает медленно (рис. 1.34). В случае турбулентного режима перемешивание частиц жидкости приводит к более быстрому возрастанию скорости, так как к молекулярному переносу количества движения добавляется молярный, то есть перенос крупными частицами (молями). [c.53] При определении потерь напора очень важно знать режим движения жидкости. В случае турбулентного режима потери напора больше потерь при ламинарном режиме, так как на перемешивание жидкости затрачивается дополнительная энергия потока. [c.53] Вернуться к основной статье