Турбулентное движение жидкости, сопротивление трения

Для определения коэффициента сопротивления трения гидравлически гладких труб при турбулентном движении жидкости может быть использована формула [431] [c.94]

Течение жидкости в трубопроводе характеризуется режимом (ламинарный или турбулентный) и потерями давления. При малых скоростях наблюдается ламинарный режим, а при больших— турбулентный. Переход от одного режима к другому определяется по величине числа Рейнольдса при Ке 2320 — ламинарный, а при Ке > 2320 — турбулентный. Потеря давления (или перепад давления) вызывается сопротивлением движению жидкости за счет трения, вязкости и шероховатости поверхности труб. Для ньютоновских жидкостей в турбулентном режиме перепад давления, коэффициент сопротивления и другие параметры, характеризующие течение, связаны уравнением Бернулли [741 [c.274]

Сопротивление трения при турбулентном движении жидкости [c.72]

Сопротивление трения при турбулентном движении жидкости в тру-, бах. При турбулентном движении значения функции Х = ср(йе) и об- [c.74]

Коэффициент сопротивления трения зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости внутренней поверхности трубы. Для гладких труб при турбулентном движении жидкости находит применение формула Блазиуса [c.172]

Потери напора (или давления) в местных сопротивлениях также тесно связаны с работой сил трения. Для понимания механизма потерь, возникающих при турбулентном движении в местных сопротивлениях, рассмотрим явление, называемое внезапным расширением потока. Пусть поток, вытекая из трубы диаметром ь попадает в трубу большего диаметра 2 (рис. 1.3). Двигаясь в продольном направлении со скоростью с, частицы жидкости массой т обладают количеством движе- [c.15]

Следовательно, сопротивление трения при установившемся турбулентном движении жидкости выразится уравнением [c.72]

Задача о гидравлическом сопротивлении трения трубы при неустановившемся турбулентном движении среды до настоящего Бремени не имеет точного решения. Это объясняется прежде всего тем, что неизвестны закономерности изменения турбулентности при неустановившемся движении среды. С помощью ряда предположений оказалась возможной приближенная оценка изменения гидравлического сопротивления трения трубы при колебаниях турбулентного потока жидкости. Одно из исходных предположений состояло в том, что характеристики турбулентности могут быть приняты такими же, как для установившегося потока, на который накладываются колебания с малыми по амплитуде скоростями течения. Для этого случая была составлена математическая модель неустановившегося турбулентного потока в трубе, подробно описанная в работе [28]. Приведенные там же результаты исследований показывают, что для турбулентного потока в трубе можно найти безразмерную частоту колебаний, при превышении которой [c.255]

В области вихрей создается разрежение, и при движении жидкости становится необходимым преодолеть, помимо сил трения, разность давлений в основной массе жидкости и в зоне завихрений за частицей. При турбулентном движении это сопротивление, обусловленное силами инерции, приобретает решающее значение. [c.175]

Сопротивление трения, называемое также сопротивлением по длине, существует при движении реальной жидкости по всей длине трубопровода. На него оказывает влияние режим течения жидкости (ламинарный, турбулентный, степень развития турбулентности). Так, турбулентный поток, как отмечалось, характеризуется не только обычной, но и турбулентной вязкостью, которая зависит от гидродинамических условий и вызывает дополнительные потери энергии при движении жидкости. [c.85]

Сопротивление трения при турбулентном движении жидкости в трубах. При турбулентном движении определить значение функции А = <р [Яе) и составить общую формулу для величины коэффициента трения теоретическим путем не удается. Поэтому приходится устанавливать значение этой функции опытным путем, применяя теорию подобия. [c.66]

После подстановки выражений для Ей и Не в зависимость (1.37) получаем уравнение Дарси — Вейсбаха, т. е. уравнение(4, а), приведенное в табл. 1.3 [ а = 2ф(Ре) — коэффициент гидравлического сопротивления]. По этому уравнению можно определить потери давления на участке, если известна величина а, формально зависящая только от Ре. В действительности 1а учитывает влияние двух факторов потери давления на внутреннее трение жидкости и потери давления от взаимодействия потока с поверхностью трубы. Это взаимодействие не учитывалось при выводе уравнения. Для ламинарного режима движения жидкости, когда Ре < 2300, величина а определяется только силами внутреннего трения и не зависит от состояния поверхности трубы. Для развитого турбулентного движения (Ре > 10 000) потери давления на участке существенно зависят от взаимодействия потока с поверхностью. Коэффициент в этом случае должен учитывать размеры шероховатостей трубы. Определяется 1а экспериментальным путем [11, 12, 14, 15]. [c.26]

Рассмотрим подробнее структуру течения жидкости вблизи твердой поверхности. Влияние стенки на движение среды проявляется через силы сопротивления движению потока, возникающие при взаимодействии движущейся жидкости с твердой поверхностью. Силы сопротивления складываются из собственно силы вязкостного трения и силы сопротивления, обусловленной взаимодействием потока с элементами шероховатости стенки при их обтекании. По мере приближения к твердой поверхности скорость движения жидкости снижается. При этом уменьшается и значение местного (локального) числа Рейнольдса, определяемого формулой Кем = /ш(г/)р/ц, где у — расстояние до стенки ииу — продольная составляющая средней скорости движения среды, р — плотность среды, кг/м ц — коэффициент динамической вязкости жидкости, Па-с. Значение числа Кем, как известно, связано с характером течения жидкости в рассматриваемой области. Непосредственно у стенки скорость движения среды очень мала, соответственно мало и значение числа Кем. Поэтому вблизи стенки течение носит ламинарный характер. Эту подобласть пристеночной области называют вязким подслоем. Чуть дальше от стенки расположена переходная зона с режимом перемежающейся турбулентности, при котором в каждой точке этой зоны происходит последовательное чередование периодов ламинарного и турбулентного течения. Соответ- [c.20]

Между законом сопротивления и профилем скоростей потока, движущегося в трубе, существует однозначная связь. Потери напора или давления в трубопроводе при движении по нему реальной жидкости обусловлены сопротивлением трения и местными сопротивлениями. Потери на трение имеют место по всей длине трубопровода и зависят от режима течения потока, увеличиваясь с возрастанием турбулентности. Местные сопротивления возникают при любых изменениях скорости потока в результате изменения его сечения или направления (внезапные сужения, расширения, повороты, краны, вентили и т. п.). [c.48]

Таким образом, и последняя схема, хотя и более близкая к действителыю-сти, все же оказалась неудовлетворительной. Было, однако, замечено, что течение, описанное выше, возможно лишь в идеальной жидкости, не обладающей совершенно никакой вязкостью. В реальных жидкостях поверхности раздела практически существовать, вообще говоря, ие могут. Согласно схеме на фиг. 341, а при наличии между двумя слоями жидкости, движущимися с разными скоростями, малейшего трения (или других всегда имеющих место возмущающих причин) поверхность раздела принимает волнистую форму. Вследствие этого в долинах и гребнях волн двух соприкасающихся слоев давления повышаются (нижний слой, знак - - ) и понижаются (верхний слой, знак —), что ведет к дальнейшему усилению волнистости формы (фиг. 344, б). Отмеченное только что явление повторяется затем в еще более резкой форме, и поверхность раздела становится несимметричной (фиг. 341, ). Наконец, во шы опрокидываются и сматываются в вихри (фиг. 341, г, д), которые срываются с краев пластинки, смешиваются с жидкостью, расположенной за пластинкой, завихряют ее и создают зону с турбулентным движением жидкости. Вихри непрерывно сталкиваются, разбиваются, жидкость энергично перемешивается, увлекая и взвешеш1ые в ней частицы твердых тел и т. д. Такой будет и схема работы лопастной мешалки, согласно новейшим взглядам, которые с точки зрения качественной (фиг. 342) имеют все основания считаться безусловно правильными. Так как непрерывное образование вихрей требует, очевидно, соответствующей затраты энергии, то неизбежно возникает соответствующая сила сопротивления Р, которая эту работу совершает. Удельное давление на пластинку со стороны набегающего потока больше давления на заднюю поверхность пластинки, и, очевидно, будем иметь, относя вычисления к средним значениям давлений, [c.463]

Аналогично турбулентным движениям в трубах, в турбулентном пограничном слое происходит перемешивание струек жидкости в поперечном направлении, за счет чего происходит выравнивание средних скоростей. Прилипание жидкости к обтекаемым поверхностям приводит к возникновению значительных поперечных градиентов скорости, что вызывает резкое увеличение поверхностных сил трения, а следовательно, и сопротивления трения. При этом сле- [c.114]

При ламинарном движении, наблюдающемся при небольших скоростях и малых размерах частиц или при высокой вязкости среды, частица окружена пограничным слоем жидкости И плавно обтекается потоком (рис. 3.2, а). Потеря энергии в таких условиях связана в основном лишь с преодолением сопротивления трения. С развитием турбулентности потока (например, с увеличением скорости движения тела) все большую роль начинают играть силы инерции. Под действием этих сил пограничный слой отрывается от поверхности тела, что приводит к понижению давления за движущимся телом в непосредственной близости от него и к образованию беспорядочных местных завихрений в данном пространстве (рис. 3.2,6). Начиная с некоторых значений критерия Рейнольдса, при развитой турбулентности потока (рис. 3.2,в) сопротивлением трения можно пренебречь, так как преобладающей силой становится лобовое сопротивление. В данном случае, как и при движении жидкости по трубам, наступает автомодельный (по отношению к критерию Рейнольдса) режим. [c.117]

Если скорость в трубке увеличилась выше определенного предела, то в потоке жидкости появляются турбулентные вихри и сопротивления потоку становятся значительно больше, чем вычисляемые по уравнению (11-11). Перенос количества движения, вызванный вихрями, существенно увеличивает локальное сдвиговое давление при данном градиенте скорости. Этот эффект можно учесть, введя дополнительную вихревую вязкость . Но величина вихревой вязкости в сильной мере зависит от расстояния до стенки и поэтому решение становится сложным (даже если оно формально возможно). На практике обычно проводят одновременный анализ как изменения скорости в различных участках потока, так и сопротивления потоку. Сопротивление потока выражают через коэффициент трения (Р), который определяется выражением [c.87]

Рассмотрению этих вопросов посвящен настоящий раздел, в котором приводятся (н.п. 1.1 — 1.6) общие сведения по гидравлике, включающие справочные сведения по физико-механическим свойствам наиболее распространенных жидкостей и газов, основные теоретические положения и уравнения газогидромеханики, основы теории газогидродинамического подобия, законы ламинарного и турбулентного трения при движении жидкости по трубам, рассмотрены особые случаи движения жидкостей (гидроудар, истечение, кавитация). Материал параграфов 1.1 — 1.6 позволяет проводить приближенные оценочные гидравлические расчеты простых систем без обращения к диаграммам гидравлических сопротивлений реальных трубопроводов и трубопроводной арма-туры. В то же время содержание этих параграфов является необходимой теоретической базой, обеспечивающей понимание пояснений и практических рекомендаций и правильное использование диаграмм гидравлических сопротивлений, приведенных в параграфах 1.7 — 1.8 (основу этих параграфов составляют материалы справочника И. Е. Идельчика, дополненные сведениями о гидравлических сопротивлениях и коэффициентах теплоотдачи компактных развитых поверхностей теплообмена), при проведении точных расчетов сложных гидравлических систем. [c.5]

Однако еще не имеется законченной методики расчета перечисленных насосов, многие процессы, протекающие при их работе, требуют проведения исследований, а конструктивное выполнение совершенствования. Одной из особенностей при работе этих насосов является неустановившееся движение жидкости. Такие вопросы, характеризующие неустановившиеся процессы в трубопроводах, как потери энергии на трение и другие энергетические вопросы до настоящего времени не выяснены. Зависимости гидравлического сопротивления трубопроводов для нестационарного движения отличаются от зависимостей, характеризующих этот параметр при установившемся движении. Если на жидкость воздействует синусоидальная возмущающая сила, то как при турбулентном, так и при ламинарном движениях расход жидкости становится гармонически изменяющимся. В этом случае пристенные слои жидкости опережают ядро потока. [c.174]

Прандтль, рассматривая вопрос о связи перемешивания, турбулентности и сопротивлений указывал,что результат подобного перемешивания такой же, как если бы вязкость жидкости возросла в тысячи, десятки тысяч, а может быть и в большее число раз. В результате этого сильно увеличивается сопротивление движению жидкости в водопроводах, сопротивление трения судов и кораблей и другие нежелательные сопротивления [c.117]

Прямая / и прямая а (см. рис. 3.2) пересекаются на оси Q, если принять, что коэффициент к не зависит от подачи или ниже оси Q, если он зависит от подачи. Потери сопротивления протеканию жидкости при турбулентном движении практически можно считать пропорциональными квадрату подачи, т. е. кп—8С . Таким образом, графически потери от трения в каналах изображаются параболой с вершиной в начале координат (см. рис. 3.2, кривая б). Откладывая значение этих потерь вниз от линии а, получим кривую б. [c.56]

При зазорах, меньших 0,1 мм, наблюдается увеличение гидравлического сопротивления. Протекание жидкости определяется числом Рейнольдса, от которого зависит характер потока (ламинарный или турбулентный). При Ке > 2 Ю движение жидкости носит турбулентный характер. При ЭХО коэффициент гидравлических потерь на трение определяется отношением высоты микронеровностей на электродах к величине зазора между ними. Для ускорения отвода продуктов реакции и тепла увеличивают скорость прокачки раствора. Этому препятствует увеличение гидравлического сопротивления, что может вызывать кавитацию. Для устранения этих явлений в катоде делают дополнительные отверстия. [c.84]

Оно является одним из наиб, полезных и определенно простейшим среди мн. выражений, связывающих перенос массы, теплоты и кол-ва движения. Экспериментально установлено. что соотношение (14) справедливо для турбулентных потоков жидкостей и газов в интервале 5с от 0,6 до 3000 и выше. Существенным для соотношений (13) и (14) является то, что/в них характеризует поверхностное трение. Поэтому в случае гыохо обтекаемых тел, когда преобладает сопротивление формы, эти соотношения неприменимы. [c.656]

В современных схемах применяется совместное движение пара и избыточной жидкости по обратной магистрали ПЛ, что упрощает прокладку труб. Однако движение двухфазной среды вызывает существенное увеличение гидравлического сопротивления этой магистрали по сравнению с сопротивлением, вычисленным для движения однородного вещества. Это связано, во-первых, с тем, что часть сечения трубы занята протекающей жидкостью, а потому скорость движения пара оказывается больше, чем в трубе того же диаметра, по которой движется только один пар, и, во-вторых, с наличием трения между паром и жидкостью на поверхности раздела фаз, поскольку скорости движения жидкости и пара, как правило, неодинаковы. Локкарт и Мартянелли пока-за.пи, что относительное превышение падения давления в трубе при движении двухфазной смеси Ар<. над падением давления в той же трубе при движении по ней пара Ар., является функцией некоторой величины X, зависящей от характера течения фаз, от массового расхода С (кг/с) отдельных фаз, а также от тепло-физических характеристик, в частности, удельного объе.ма и и вязкости 1 жидкости и пара в состоянии насыщения. Поэтому Ap JАр = / (X), Сама величина X находится для турбулентного течения обеих фаз, т. е. при Не 1> 2000 (за определяющий размер принимается внутренний диаметр трубы) из выражения [c.203]

Закон площадей /"2 2 = onst выведен при условии отсутствия трения и турбулентного движения. При течении реальной жидкости средняя скорость в сечениях спирали с увеличением центрального угла 0, под которым расположено сечение спирали, в действительности не уменьшается, потому что влияние гидравлического сопротивления с увеличением центрального угла 0 уменьшается вследствие увеличения гидравлического радиуса. [c.152]

Повышение скорости газа приводит к увеличению сил трения и турбулизации потоков стекающей жидкости и поднимающегося пара, в результате чего жидкость подвисает в насадке и олее равномерно распределяется по сечению колонны. Подобный режим движения называют режимом подвисания. Переход от пленочного режима к режиму подвисания характеризуется точкой перегиба кривой зависимости сопротивления от скорости газа (точка А), которая называется точкой подвисания и принимается за нижний предел устойчивой работы насадочной колонны. При увеличении скорости газа в области устойчивой работы движение жидкости становится турбулентным и жидкость раздробляется на тонкие пленки, пронизываемые газом. [c.157]