Módok folyadék mozgás
Attól függően, hogy a folyadék típusát, sebesség- és a természet a falak határoló áramlás két alapvető mozgási módokat: a lamináris és turbulens. Úgynevezett lamináris megrendelt mozgást, ha az egyes rétegek csússzanak egymásra, keverés nélkül (la ábra).
Lamináris áramlási rendszer lehet gyakrabban figyeltek meg a viszkózus folyadékok, például olaj, zsír, és így tovább. N.
A turbulens hívás üzemmódba, amelyben véletlenszerű mozgás jön létre, amikor a folyadék részecskék mozognak egy összetett útvonal és a rétegek a folyadék folyamatosan keverve egymással (ábra. B).
A két meglévő folyadék áramlási viszonyait észleltek 1839 Hagen 1880-ban D. I. Mendeleevym.
Megfelelően teljes laboratóriumi vizsgálatok mozgási módokat és az a kérdés, hogy hatással van a karakter a fej elvesztése sebesség az első alkalommal vizsgálták az angol fizikus Reynolds.
Telepítése Reynolds tanulmány mozdulattal módok bekövetkezte előtt száz látható. 27. A edényt megtöltjük a vizsgálati folyadékkal. Ahhoz, hogy a hajó egy alsó részében az üvegcső 1 csatlakozik a 2 csap, amely szabályozza az áramlási sebesség a csőben. És a hajó felett egy edényben B festékkel megoldás. B eltér a hajó 3 cső egy daruval 4. A végén a 3 cső van tekercselve az üvegcső 1. Annak érdekében, hogy pótolja a tartály 5 a egy cső, egy záróeszköz 6.
Lamináris áramlási mozgása a folyadék a csőben 1 csepegtető festékoldat áramlik ki a 3 cső egy világos képet az izzószál hossza mentén a cső 1.
Mivel a csapolónyílás 2 növeljük, és a mozgás sebességét az üzemmód válik turbulens, a csepegtető válik hullámos karakter, és még nagyobb sebességgel teljesen lepusztult, és összekeverjük a folyadék a csőben. A fokozatos zárását a csapot, ezek a jelenségek a fordított sorrendben, azaz. E. A turbulens lamináris cserélni.
A kísérletek azt mutatták, hogy az átmenetet a lamináris turbulens áramlás lép fel egy bizonyos sebesség (ezt nevezik a kritikus sebesség), amely eltér a különböző folyadékok és csőátmérőkhöz; ahol a kritikus sebesség növekszik a folyadék viszkozitása és a csökkenő átmérőjű csövek.
Reynolds és számos más tudósok már empirikusan meghatározható, hogy a jel a vezetési mód egy dimenzió nélküli szám, amely figyelembe veszi a jellemzői a fő áramlási
ahol - sebesség, m / sec; R - hidraulikus sugár, m; v - kinematikus viszkozitás, m2 / sec.
Ez az arány az úgynevezett Reynolds-szám. Az érték a Re, amelynél a turbulens rendszer válik lamináris, az úgynevezett kritikus Reynolds szám ReKp.
Ha a tényleges értéke Re, szerint számított egy képlet, hogy nagyobb, mint a kritikus Re> ReKp - turbulens üzemmódban, amikor Re A nyomás alatt álló áramlási a hengeres csövek sokkal kényelmesebb, hogy meghatározzuk a Reynolds-szám tekintetében a d átmérő, t. E. ahol a d - átmérője a cső. Ebben az esetben kiderül egyenlő ReKp 2300. Ha, a képlet csövek kör keresztmetszetű d kifejezve a hidraulikus sugárral. akkor megkapjuk ReKp = 575. Más vezetékek és csatornák nem kör keresztmetszetű szakaszok vehet az értéke a kritikus Reynolds-szám ReKp = 300 (ha a hidraulikus sugár számításakor egész Re). Nyomásesés lamináris áramlás Tanulmányok azt mutatják, hogy a lamináris áramlás egy kör alakú cső az a legnagyobb sebesség a cső tengelyére. A cső falában a sebesség nulla, mivel a folyadék részecskéket bevonjuk a belső felülete a csővezeték egy vékony rögzített ágyas. A falak a cső a gyors tengely növeli zökkenőmentesen. Graph sebességeloszlás keresztmetszetében áramlási egy paraboloid forradalom és egy paraboloid tengelyirányú síkban szakasz - másodfokú parabola (4.3 ábra).
Ábra rendszer megfontolásra lamináris áramlás
Az egyenlet kapcsolatos változók # 965; és r, a következő:
ahol P1 és P2 - nyomás rendre 1. és 2. szakaszban.
A cső falak értéke r = R. átlagsebesség # 965; = 0, és amikor r = 0 (a tengelye áramlási) sebesség maximális
Most határozzuk meg a folyadék áramlását a lamináris áramlás egy kör alakú cső. Minthogy a sebesség eloszlás diagramot egy kör alakú cső formájában egy paraboloid forgástest, amelynek maximális értéke a sebesség a központban cső, az áramlási sebesség számszerűen egyenlő a térfogatának a paraboloid. Mi határozza meg ez a kötet.
Maximális sebesség adja meg a magasságát a paraboloid
Mint ismeretes a geometriát, a térfogat és a terület a paraboloid h magassága # 961; R2 jelentése
és a mi esetünkben
Ha ehelyett R helyettesítheti a cső átmérője d, általános képletű (4,4) formájában
Flow a cső fejezhető ki az átlagos sebesség:
Annak megállapításához, a nyomásveszteség a folyadék lamináris áramlás egy kör alakú cső L hosszúságú úgy a cső résszel, amelyen az fluxus áramlik lamináris rendszer (4.3 ábra).
csővezeték nyomás veszteség megegyezik
Ha a dinamikus viszkozitás együttható formula # 956; helyébe keresztül kinematikai viszkozitás # 965; és sűrűsége # 961; ( # 956; = # 965; # 961; ), És osszuk két oldalán a térfogati folyadék tömege # 947; = # 961; g, megkapjuk:
Mivel a bal oldali ez az egyenlet egyenlő veszteségek hpot nyomást a csőben állandó átmérőjű, végül ez az egyenlet formájában valósul meg:
Az egyenlet lehet alakítani egy univerzális Darcy-Weisbach formula, amely végre írt, mint:
ahol # 955; - együttható hidraulikus súrlódást, amelynek a lamináris áramlást úgy számítjuk ki, az expressziós:
Azonban a réteges rendszer meghatározó tényezőjének hidraulikus súrlódási # 955; TM Basta ajánlja Re <2300 применять формулу
Nyomásesés turbulens áramlás folyadék
Amint azt fent említettük, a turbulens áramlás jellemző folyadékkeverő, sebesség és nyomásingadozások. Ha egy különösen érzékeny eszköz mérésére pulzáció-felvevő, például az idő mértéke egy fix pont az áramlás, megkapjuk a kép hasonló ábrán látható 4.4. Speed véletlenszerűen körül ingadozik az érték átlagolt idővel # 965; OCP, hogy ebben az esetben változatlan marad.
Character vonali áramot a cső bármely adott időben nagyon változatos (Fig.4.5).
Ábra. A pulzálás sebesség turbulens áramlás. Ábra. A természet az áramlási vonalak a turbulens áramlás
Amikor a turbulens áramlás rezsim a cső sebesség eloszlási görbe alakja van az ábrán látható egy vékony határréteg vastagsága # 948; a folyadék áramlik lamináris módon, míg a többi réteg a turbulens áramlás, és az úgynevezett turbulens mag. Ilyen értelemben, a turbulens tiszta formában nem létezik. Ez kíséri lamináris mozgás a falak, bár a réteg # 948; lamináris rendszer nagyon kicsi összehasonlítva az turbulens mag.
Ábra. Modell turbulens mozgás
Az alapvető képlet kiszámításához nyomásveszteség turbulens folyadékáramlást körkörös csövek már megadott tapasztalati képletű, úgynevezett Darcy-Weisbach formula és amely az alábbi formában:
Az egyetlen különbség az értékek a koefficiens hidraulikus súrlódási # 955;. Ez az arány függ a Reynolds-szám Re és dimenziómentes geometriai faktor - relatív érdesség # 916; / d (vagy # 916; / r0, ahol R0 - sugara a cső).
Ez az első alkalom a legátfogóbb munka a meghatározás kaptak II Nikuradse, amelyek alapján a kísérleti adatokat ábrázoltuk, LG (1000 # 955;) a LG RE több értékei # 916; / r 0. Nikuradze Kísérleteket végeztünk csövek előre meghatározott mesterséges érdessége kapott csatolásával szemek egy bizonyos méretet, hogy a belső falon a csővezeték. A E tanulmányok eredményei ábrán mutatjuk be. 4.7, ahol a görbék függően lg (1000 # 955;) által LG RE számos értékek # 916; / r0.
Direct Mode I megegyezik a lamináris mozgást.
Továbbá, a grafikon lehet tekinteni három területen.
Az első terület - a kis- és Re # 916; / r0, ahol az együttható # 955; Ez nem függ a felületi érdesség, de csak száma határozza meg Re (jelölt vonal ábrán II). Ez a terület hidraulikusan sima csövek. Ha a Reynolds-szám tartományban 4.000 Annak meghatározására, van is tapasztalati képletű PK Konakova, amely alkalmazható hidraulikusan sima csövek
Ábra. Menetrend Nikuradze
A második terület található, a sorok között II és a szaggatott vonal a jobb, az együttható # 955; egyszerre függ a két paraméter - a szám Re és a relatív érdesség # 916; / r0, amely lehet helyettesíteni # 916; e. Ahhoz, hogy meghatározzuk azt az arányt # 955; Ezen a területen is szolgálhat univerzális képletet AD Altshul:
ahol # 916; e - az egyenértékű abszolút egyenetlenség.
A jellemző értékek # 916; E (mm-ben) a csövek különböző anyagok az alábbiakban adjuk meg:
A harmadik terület - a régió magas Re és # 916; / r0, ahol az együttható # 955; Ez nem függ a számot Re, definíció szerint a relatív érdesség (területen a jogot a szaggatott vonal). Ez a régió durva csövek, ahol minden vonal más egyenetlenség párhuzamosan. Ez a terület az úgynevezett self-domén módban vagy négyzetes ellenállás, mivel Itt hidraulikus veszteségek arányos a sebesség négyzetével.
meghatározás # 955; az ebben a régióban termelnek Altshul az egyszerűsített képletet:
vagy Prandtl képletű - Nikuradze:
Így, a nyomásveszteség képlet által meghatározott Darcy-Weisbach, lehet meghatározni ismeretében együtthatója hidraulikai ellenállás, amely meghatározza függően Reynolds szám: Re és az egyenértékű abszolút egyenetlenség # 916; e. Az egyszerűség kedvéért összefoglaljuk a meghatározás # 955; mutatjuk be a táblázatban.
Használja a táblázatban megadott. 4.1 A képletek meghatározására az arány # 955; Ez nem mindig kényelmes. Hogy megkönnyítsék a számítás, akkor a nomogramot Colebrook-White (rajz), amelynek segítségével az ismert és a Re # 916; e / d egészen egyszerűen definiált # 955;.
Meghatározó táblázat együttható hidraulikus súrlódási
Ábra. Colebrook-White nomogramot tényezőjének meghatározása hidraulikus súrlódási
Teszt kérdések a CPC:
1.Nazovite alapvető törvények a mozgás folyadékok csővezetékek
2.Rezhimy mozgást
3. Az érték a Reynolds-szám
4. Írja le Reynolds beállítás vizsgálatára módok mozgást