2. Гидравлические режимы перекачки

Гидравлические режимы перекачки

При движении жидкости в трубах или каналах могут наблюдаться два различных по своему характеру режима движения – ламинарный и турбулентный. При ламинарном режиме поток жидкости движется отдельными струйками или слоями и траектории отдельных частиц жидкости не пересекаются между собой, линии тока совпадают с траекториями частиц. Потери энергии на трение по длине пропорциональны скорости в первой степени соответственно коэффициент гидравлического трения зависит только от числа Рейнольдса.

При турбулентном режиме движения частицы жидкости перемешиваются и траектории отдельных частиц представляют сложные линии, пересекающиеся между собой. Этот режим характеризуется тем, что потери энергии пропорциональны скорости в степени n=1,75…2,0. При достижении относительно большой скорости потери становятся пропорциональными скоростям, во второй степени соответственно коэффициент гидравлического трения зависит только от относительной шероховатости, не зависит от числа Re.

Опыты Рейнольдса показали, что наличие ламинарного или турбулентного режима зависит от скорости движения, вязкости жидкости и геометрических размеров живого сечения потока.

Скорость при которой происходит смена режимов движения, называется критической. При этом различают две критические скорости: нижнюю и верхнюю. При нижней критической скорости турбулентное движение переходит в ламинарное. При верхней – ламинарное движение переходит в турбулентное. С изменением геометрических размеров живого сечения и свойств жидкости величина критической скорости будет изменяться.

Для определения режима движения используется критерий Рейнольдса.

W – средняя скорость течения жидкости, D – диаметр проходного сечения, ν – кинематическая вязкость жидкости.

Существует понятие нижнего и верхнего критического числа рейнольдса. Во всех случаях для труб нижнее число Reн.к=2320

Пользуясь величинами Reн.к, Reв.к устанавливают режимы движения жидкости, учитывая что при Re< Reн.к имеет место ламинарный режим движения, при Re< Reв.к – турбулентный, при Reн.к <Re< Reв.к – область неустойчивых режимов движения, в которой может быть как ламинарный так турбулентный.

При турбулентном режиме Re>4000 выделяют три области сопротивления с соответствующим расчетом коэффициента гидравлического трения

1. Зона гидравлически гладких труб (Reкр < Re<10 d/D)

- формула Блазиуса