Коэффициенты дарси для труб с естественной технической шероховатостью

Материал, из которого изготовлена труба, и технология ее изготовления существенно влияют на состояние ее внутренней поверхности, а, следовательно, на значения эквивалентной шероховатости и вид зависимости .

Естественная техническая шероховатость (рис. 8.4, б), образующаяся при изготовлении труб и в результате различных изменений в процессе эксплуатации, не является равнозернистой песочной шероховатостью, влияние которой на вид эпюр скорости и сопротивление труб исследовал Никурадзе Выступы технической шероховатости имеют неодинаковую высоту, форму и плотность распределения по поверхности трубы. В настоящее время техническая шероховатость оценивается некоторой средней высотой выступов, называемой эквивалентной шероховатостью.

Под эквивалентной шероховатостью понимают высоту выступов равнозернистой шероховатости из однородного песка, при которой в квадратичной области сопротивления получается такое же значение, что и в рассматриваемой трубе. Определяют эквивалентную равнозернистую шероховатость трубы следующим образом. Опытным путем определяют при различных Re и строят график, который сравнивают с графиками Никурадзе. Исследуемой трубе приписывают относительную шероховатость, равную относительной шероховатости той трубы в опытах Никурадзе, для которой в квадратичной области график совпадает с графиком исследуемой.

Для вычисления можно воспользоваться формулой (8.43а), откуда имеем.

.

В связи с отмеченными особенностями технической шероховатости характер графика для промышленных труб (рис. 8.13) оказался отличным от аналогичного графика для труб с равнозернистой шероховатостью.

Это отличие было зафиксировано в различных опытах. В трубах с технической шероховатостью с увеличением числа Re и, следовательно, с уменьшением толщины вязкого подслоя выступы шероховатости не все одновременно выступают в турбулентное ядро потока: — сначала большие, а по мере возрастания числа Re — постепенно остальные. В переходной области для труб с технической шероховатостью в отличие от труб с равнозернистой шероховатостью коэффициенты больше, чем для квадратичной области сопротивления.

Рис. 8.13.

Для труб промышленного изготовления с естественной шероховатостью для любой области сопротивления при турбулентном режиме движения А. Д. Альтшуль предложил формулу.

. (8.47).

При формула (8.47) практически совпадает с формулой Блазиуса (8.38).

Граница между областью гидравлически гладких труб и переходной областью сопротивления может быть определена приближенно по соотношению. При турбулентном движении и 4000Re<20 для определения можно принять формулу Блазиуса (8.38). Область гидравлически шероховатых труб соответствует числам. Коэффициент можно определять по формуле Б. Л. Шифринсона.