Шероховатых трубах.

На механизм турбулентного потока большое влияние оказывает состояние ограничивающих его твердых стенок, всегда обладающих в той или иной степени известной шероховатостью. Шероховатость характеризуется величиной и формой различных выступов и неровностей, имеющихся на стенках и зависит от материала и их обработки. С течением времени шероховатость изменяется от появления ржавчины, коррозии, осадков и др. В качестве основной характеристики шероховатости служит так называемая абсолютная шероховатость D, представляющая собой среднюю величину выступов и неровностей. Пределы D от 0,05мм (новые цельнотянутые трубы) до 2,0 мм (старые стальные). В случае, если выступы шероховатости меньше толщины вязкого (ламинарного) подслоя, т.е. если D<d, тогда неровности стенки будут полностью погружены в этот слой, турбулентная часть потока не будет входить в непосредственное соприкосновение со стенками и потери энергии (напора.) не будут зависеть от шероховатости, а будут обусловлены лишь свойствами самой жидкости. Такие трубы называются гидравлически гладкими.

Если же D>d, неровности стенок будут выступать в турбулентную область, увеличивать тем самым беспорядочность движения и существенным образом влиять на потерю энергии. В этом случае трубы называют гидравлически шероховатыми.

Рис.2.25.

Такое деление условно, т.к. величина d не постоянна и уменьшается с увеличением Re. Следовательно, одна и та же труба (стенка) в зависимости от Re может быть и гидравлически гладкой и шероховатой.

Для характеристики влияния шероховатости на гидравлические сопротивления в гидравлике вводится понятие относительной шероховатости e, под которой понимают безразмерное отношение абсолютной шероховатости к некоторому линейному размеру, например, радиусу трубы: e =D/r. Иногда вводится понятие относительной гладкости: e^/= r/D. На гидравлические сопротивления влияет не только абсолютное значение шероховатости, но в значительной степени и форма выступов, густота и характер их расположения. Различают стенки с равномерной (обычно в лабораторных исследованиях) и неравномерной (практически) шероховатостью. При гидравлических расчетах используют понятие так называемой эквивалентной шероховатости. Эта шероховатость представляет собой такую величину выступов однородной абсолютной шероховатости, которая дает при подсчетах одинаковую с действительной шероховатостью величину потери напора.