Химическая технология. Носенко В.Н - 5 стр.

UptoLike

9
расход жидкости в прозрачной горизонтальной трубе и по ее оси
вводить тонкую струйку окрашенной жидкости.
При транспортировке жидких сред в химической техноло-
гии одной их важных задач является определение потерь давления
в трубопроводах и аппаратах, вызываемых вязкостным трением.
Потери давления в круглых трубах рассчитываются по формуле
ДарсиВейсбаха:
P
l
d
с
w
ρ
р
2
2
, (1.1)
где λкоэффициент трения; l – длина трубы, м; d – диаметр тру-
бы, м;
ρ
плотность среды, кг/м
3
; w
ср
средняя скорость потока в
сечении, м/с.
Комплекс величин λ·l/d показывает, во сколько раз потери
давления на трение отличаются от потерь динамического давле-
ния. Гидравлическое сопротивление на трение зависит от режима
течения. Для ламинарного течения жидкости в трубах круглого
сечения справедлива зависимость:
λ = 64 / Re. (1.2)
В этих условиях величина
коэффициента трения
обратно про-
порциональна числу Рейнольдса и
не зависит от шероховатости стенок.
При течении жидкости в трубах не-
круглого сечения (квадратных, коль-
цевых и др.) коэффициент в форму-
ле (1.2) имеет другие значения, а
число Re вычисляется по эквива-
лентному диаметру канала.
В переходном и турбулентном
режимах течения λ зависит не только
от числа Re, но и от шероховатости
стенок. Для определения λ в этих ус-
ловиях предложено большое число
полуэмпирических и эмпирических
формул. Для Re = 104÷105 и гладких
Рис. 1.1. Зависимость
P
от средней скорости течения:
I – ламинарный, II – переходный,
III – турбулентный режимы
lg W
к
р
lg W
lg
P
I
II III
10
труб широкое распространение получила формула Блазиуса:
λ = 0,316 / Re
0,25
, (1.3)
соответствующая степенному распределению профиля скорости.
В переходном режиме коэффициент трения λ находится из
графической зависимости (см. Приложение, рис. 1.3). Если пред-
ставить зависимость P от средней скорости потока в логарифми-
ческих координатах, то точки на рис. 1.1, в которых меняется угол
наклона прямой, будут соответствовать критическим значениям
Re
кр
, т. е. переходу одного режима течения в другой.
Описание установки
Основными узлами установки (рис. 1.2) являются стеклян-
ная трубка 7, в которой исследуется режим течения жидкости, на-
порный бак 6, бачок с красителем 4, мерный сосуд 8, вентиль 9 и
кран 5.
Рис. 1.2. Схема установки для изучения режимов
течения жидкости и сопротивления трения
Вода из водопроводной сети через вентиль 1 подается в на-
порный бак 6, в котором благодаря наличию сливного штуцера 2
поддерживается ее постоянный уровень. Из напорного бака вода
по стеклянной трубке 7 (d = 14х1 мм) поступает в мерный сосуд 8,
находящийся в приемном сосуде 10.
Расход воды через трубку
регулируется концевыми иголь-
чатыми вентилями. Для визуального наблюдения структуры пото-
ка в трубке 7 из бачка 4 при помощи капиллярных трубок вводит-
расход жидкости в прозрачной горизонтальной трубе и по ее оси         труб широкое распространение получила формула Блазиуса:
вводить тонкую струйку окрашенной жидкости.                                                     λ = 0,316 / Re0,25,               (1.3)
      При транспортировке жидких сред в химической техноло-
                                                                      соответствующая степенному распределению профиля скорости.
гии одной их важных задач является определение потерь давления
в трубопроводах и аппаратах, вызываемых вязкостным трением.                  В переходном режиме коэффициент трения λ находится из
Потери давления в круглых трубах рассчитываются по формуле            графической зависимости (см. Приложение, рис. 1.3). Если пред-
Дарси–Вейсбаха:                                                       ставить зависимость ∆P от средней скорости потока в логарифми-
                                        2
                                                                      ческих координатах, то точки на рис. 1.1, в которых меняется угол
                                   l ρ wс р ,                (1.1)    наклона прямой, будут соответствовать критическим значениям
                          ∆P = λ
                                   d 2                                Reкр, т. е. переходу одного режима течения в другой.
где λ – коэффициент трения; l – длина трубы, м; d – диаметр тру-
бы, м; ρ – плотность среды, кг/м3; wср – средняя скорость потока в                         Описание установки
сечении, м/с.
                                                                            Основными узлами установки (рис. 1.2) являются стеклян-
      Комплекс величин λ·l/d показывает, во сколько раз потери
                                                                      ная трубка 7, в которой исследуется режим течения жидкости, на-
давления на трение отличаются от потерь динамического давле-
                                                                      порный бак 6, бачок с красителем 4, мерный сосуд 8, вентиль 9 и
ния. Гидравлическое сопротивление на трение зависит от режима
                                                                      кран 5.
течения. Для ламинарного течения жидкости в трубах круглого
сечения справедлива зависимость:
                          λ = 64 / Re.                        (1.2)
       В этих условиях величина             lg ∆P
коэффициента трения обратно про-
порциональна числу Рейнольдса и
не зависит от шероховатости стенок.              I II     III
При течении жидкости в трубах не-
круглого сечения (квадратных, коль-
цевых и др.) коэффициент в форму-
ле (1.2) имеет другие значения, а                                            Рис. 1.2. Схема установки для изучения режимов
число Re вычисляется по эквива-                                                течения жидкости и сопротивления трения
лентному диаметру канала.
       В переходном и турбулентном                                          Вода из водопроводной сети через вентиль 1 подается в на-
режимах течения λ зависит не только                                   порный бак 6, в котором благодаря наличию сливного штуцера 2
                                           lg Wкр        lg W         поддерживается ее постоянный уровень. Из напорного бака вода
от числа Re, но и от шероховатости
                                                                      по стеклянной трубке 7 (d = 14х1 мм) поступает в мерный сосуд 8,
стенок. Для определения λ в этих ус-
                                        Рис. 1.1. Зависимость ∆P      находящийся в приемном сосуде 10.
ловиях предложено большое число от средней скорости течения:
                                                                            Расход воды через трубку регулируется концевыми иголь-
полуэмпирических и эмпирических I – ламинарный, II – переходный,
                                                                      чатыми вентилями. Для визуального наблюдения структуры пото-
формул. Для Re = 104÷105 и гладких     III – турбулентный режимы
                                                                      ка в трубке 7 из бачка 4 при помощи капиллярных трубок вводит-
                                   9                                                                 10