Ламинарное или турбулентное? Трение и форма трубы?

Последнее сообщение
Virtual 143 13
Апр 12

Я читаю (недочитал пока!) книгу на английском про движения флюида по трубам, так что извините за неграмотность, если что.У меня возникли вопросы, читая эту книгу, и прошу добрых формучан помочь

1.Какое течение нам нужно в трубопроводе: ламинарное или турбулентное?

2.Зависит ли трение от формы трубы? Если да, то где больше трение: в круглой или квадратной?

Заранее большое спасибо!  

sander 296 11
Апр 12 #1

1. нам это кому? обозначьте для чего, тогда и решите какое вам нужно

2. здесь по-моему все зависит от характерного размера то есть гидравлического диаметра сечения

Vl_ad_le_na 58 13
Апр 12 #2

Virtual пишет:

Я читаю (недочитал пока!) книгу на английском про движения флюида по трубам, так что извините за неграмотность, если что.У меня возникли вопросы, читая эту книгу, и прошу добрых формучан помочь

1.Какое течение нам нужно в трубопроводе: ламинарное или турбулентное?

2.Зависит ли трение от формы трубы? Если да, то где больше трение: в круглой или квадратной?

Заранее большое спасибо!  

1. Рассчитывать надо. Турбулентное вызывает больше износа, как правило.

2. Трение зависит от площади соприкосновения жидкости и трубы. С одинаковой площадью поперечного сечения периметр будет меньше у круга, чем у квадрата. Поэтому круглая труба лучше.

Virtual 143 13
Апр 12 #3

Vl_ad_le_na пишет:

Virtual пишет:

Я читаю (недочитал пока!) книгу на английском про движения флюида по трубам, так что извините за неграмотность, если что.У меня возникли вопросы, читая эту книгу, и прошу добрых формучан помочь

1.Какое течение нам нужно в трубопроводе: ламинарное или турбулентное?

2.Зависит ли трение от формы трубы? Если да, то где больше трение: в круглой или квадратной?

Заранее большое спасибо!  

1. Рассчитывать надо. Турбулентное вызывает больше износа, как правило.

2. Трение зависит от площади соприкосновения жидкости и трубы. С одинаковой площадью поперечного сечения периметр будет меньше у круга, чем у квадрата. Поэтому круглая труба лучше.

Большое-пребольшое спасибо!) Вот такого типа ответ я и хотел услышать!) 

volvlad 2256 15
Апр 12 #4

1. Текущий режим течения - ламинарный или турбулентный, определяется числом Рейнольдса, считатся, что для Re<2000, течние ламинарное, для Re>4000 турбулентное, между ними неопределенный переходный режим. При турбулентном потери на трение бОльше чем при ламинарном. В книжке, которую вы читаете должны быть все эти формулы.

2. Зависит, но главным образом от шероховатости.

RomanK. 2182 14
Апр 12 #5

Эх, где мои двадцать лет и олимпиады по трубной гидравлике!

1.Какое течение нам нужно в трубопроводе: ламинарное или турбулентное?

Ламинарный, с точки затрат энергии (давления) имеет преимущество, за счет "ламинарного слоя". Однако практически всегда реализуется турбулентное движение. Простой эксперимент - откройте водопроводный кран и посмотрите при какой скорости начинается турбулизация потока.

Экспериментально (ориентировочно) известно при каком значении критерия (числа) Рейнольдса начинается переход от ламинарного к турбуленому. По формуле "ведро на нюдро", для удержания ламинарного режима течения вам придется использовать трубы большого диаметра или снижать расход.

Однако, так вопрос никто не ставит. Основной вопрос - какой расход нам можно пропустить по трубе заданного диаметра исходя из перепада давления или наоборот, какая труба нам нужна исходя из расхода. Потери по длине это неизбежно.

Antalik 1758 16
Апр 12 #6

1.Какое течение нам нужно в трубопроводе: ламинарное или турбулентное?

Это не совсем правильный вопрос мне кажется. Нам нужно обеспечить прокачку заданного объема. И тут проблема с трением не самая главная - при турбулентном течении меньше эксплутационных проблем с выпадением асфальтенов, парафинов и солей, a также образованием слагов в при многофазном потоке (slug)

Virtual 143 13
Апр 12 #7

RomanK. пишет:

Однако, так вопрос никто не ставит. Основной вопрос - какой расход нам можно пропустить по трубе заданного диаметра исходя из перепада давления или наоборот, какая труба нам нужна исходя из расхода. Потери по длине это неизбежно.

Вы про формулу Дюпюи?

Virtual 143 13
Апр 12 #8

Antalik пишет:

1.Какое течение нам нужно в трубопроводе: ламинарное или турбулентное?

Это не совсем правильный вопрос мне кажется. Нам нужно обеспечить прокачку заданного объема. И тут проблема с трением не самая главная - при турбулентном течении меньше эксплутационных проблем с выпадением асфальтенов, парафинов и солей, a также образованием слагов в при многофазном потоке (slug)

Кстати, о слаге, у меня про него тоже накопилось несколько вопросов:)

1."Он возникает в многофазном потоке", то есть по трубе одновременно течёт нефть и газ?

2.Вообще что такое slug? (я хочу уточнить)

RomanK. 2182 14
Апр 12 #9

Нет, про критерий Рейнольдса и Бернулли

Virtual 143 13
Апр 12 #10

RomanK. пишет:

Нет, про критерий Рейнольдса и Бернулли

Я имею в виду, определять какая труба (какого диметра) нам нужна для данного расхода мы будем по формуле Дюпюи, разве нет?

RomanK. 2182 14
Апр 12 #11

Дюпюи совсем не причём. Записываем уравнения Бернулли для входного и выходного сечения трубы

Величина потерь по длине (пренебрегая местными сопротивлениями):

 

Скорость связана с расходом:

  

(скорость на площадь поперечного сечения трубы)

Коэффициент сопротивления для турбуентного режима:

 

где дельта - относительная шероховатость трубы, зависит от материала и срока службы. У нас была справочной величиной.

Число Рейнольдса ("ведро на нюдро")

 

Заодно и проверяете, если Re>2320 значит действительно турбулентный поток.

Решается всё это итерационно или графически, что с использованием экселя не сложная и быстрая задача.

Virtual 143 13
Апр 12 #12

RomanK. пишет:

Дюпюи совсем не причём. Записываем уравнения Бернулли для входного и выходного сечения трубы

Величина потерь по длине (пренебрегая местными сопротивлениями):

 

Скорость связана с расходом:

  

(скорость на площадь поперечного сечения трубы)

Коэффициент сопротивления для турбуентного режима:

 

где дельта - относительная шероховатость трубы, зависит от материала и срока службы. У нас была справочной величиной.

Число Рейнольдса ("ведро на нюдро")

 

Заодно и проверяете, если Re>2320 значит действительно турбулентный поток.

Решается всё это итерационно или графически, что с использованием экселя не сложная и быстрая задача.

Огромное спасибо! Теперь всё понятно

Virtual 143 13
Апр 12 #13

Извините, уважаемые форумчане, но у меня возникли ещё 2 вопроса.

1.Если мы поставим манометр снизу горизонтальной трубы, то он будет показывать p+ro*g*h ? Т.е. давление в нижней части горизонтальной трубы больше верхней?

2.В вертикальной трубе боковой манометр (параллельный направлению потока) показывает только статическое давление? А манометр (перпендикулярный напр. потока) на вертикальной трубе при движения потока сверху вниз показывает давление статическое+динамическое+весовое? а при движении снизу вверх без весого давления?

Ещё раз огромное спасибо всем отписавшимся!

RomanK. 2182 14
Апр 12 #14

1. Действительно, манометр установленный снизу горизонтальной трубы будет показывать большее давление. Запишем ваше p+ro*g*h в виде напора (напор это давление выраженное в метрах):

При давлении в 3 атмосферы (давление в квартирном водопроводе) напор, в метрах, равен:

Понятно, что диаметр, который далеко не метровый, это величина ускользающе малая, уже для домашнего водопровода.

Поэтому при расчетах труба схематизируется линией (ниткой) и считается, что замеренное давление относится к сечению, перпендинкулярному течению и не зависит от того, как труба располагается в пространстве.

2. Полный напор в сечении:

 

где Z это расстояние от нулевой линии (плоскости сравнения) до сечения (если вас будоражат диаметры, тогда до середины сечения трубы). Измеряется, в простом случае, линейкой. Поэтому при расчете трубопровода учитывают профиль местности.

На стенке трубы скорость равна нулю, поэтому манометр установленный на стенке трубы замеряет:

 

И манометр установленный по центру потока (трубка Пито) замеряет:

 

Величина полного напора в сечении не зависит от того как ты трактуешь его, сверху вниз или снизу вверх. Это напор в сечении.

Virtual 143 13
Апр 12 #15

RomanK. пишет:

 

И манометр установленный по центру потока (трубка Пито) замеряет:

 

 

А почему z не входит сюда?

RomanK. 2182 14
Апр 12 #16

Потому-что Z замеряется от нулевой (виртуальной) отметки - вы можете принимать нулевую отметку на уровне нижней отметки трубы и вдруг изменить отметку на уровень поверхности, а потом на уровень моря и, проверенно практикой, после такого изменения нулевой отметки (а Z меняется!) показание манометра не изменилось! И это просто чудо.

На рисунке и в пояснениях обратите внимание на показание левого пьезометра - если в сечении нет давления, то не будет и уровня.

Могу предложить и другой эксперимент - пусть в балоне под давлением в 4 атм находится вода и установлен манометр. При подъеме лифта с первого на высокий этаж показание манометра не изменится. Как было в балоне 4 атм, так и останется. Следовательно, показание манометра не зависят от уровня.

Вообще, практически всегда, при расчетах не используется абсолютное значение Z - значение имеет только перепад высоты между сечениями.

Virtual 143 13
Апр 12 #17

Так, мы немного отошли от вопроса, который меня волновал.Он был связан именно с вертикальной трубой и давлением, который показывет манометр на сечении, то есть встречающий поток.

RomanK. пишет:

Потому-что Z замеряется от нулевой (виртуальной) отметки - вы можете принимать нулевую отметку на уровне нижней отметки трубы и вдруг изменить отметку на уровень поверхности, а потом на уровень моря и, проверенно практикой, после такого изменения нулевой отметки (а Z меняется!) показание манометра не изменилось! И это просто чудо.

Это понятно, ведь манометр-то стоит на месте.

Я хочу узнать про манометр на сечении вертикальной трубы.Из чего складывается то давление, которое он будет показывать? Вернее, я знаю, что там точно есть динамическое и статическое, но есть ли там весовое?

Т.е. если допустим у нас течёт вода по вертикальной трубе длиной 5 м, а манометр стоит на 3-ем метре, на сечении, то есть встречает поток.Т.е. сверху манометра 2 метра трубы, т.е. 2 м жидкости.Эти 2 м жидкости не давят на него? не оказывают весого давления?

volvlad 2256 15
Апр 12 #18

Virtual пишет:

Т.е. если допустим у нас течёт вода по вертикальной трубе длиной 5 м, а манометр стоит на 3-ем метре, на сечении, то есть встречает поток.Т.е. сверху манометра 2 метра трубы, т.е. 2 м жидкости.Эти 2 м жидкости не давят на него? не оказывают весого давления?

Оказывает, в этой точке, как раз верхние 2 метра, и чтобы жидкость продолжала течь, надо чтобы напор компенсировал все давление создаваемое столбом жидкости в 5 метров на этом участке, а также потери на трение и ускорение, и всех потерь накопленных до этого и после этого...

А вообще у Вас полная каша в голове по этому вопросу, рекомендую пройтись по теории.

Virtual 143 13
Апр 12 #19

То есть если скорость воды в такой трубе 1 м/с, статическое давление-10кПа, то тот самый манометр будет показывать 30.5кПа ? :

2*10*1000=20кПа +

1000*1^2/2=500Па

+ 10кПа

 

Virtual 143 13
Апр 12 #20

volvlad пишет:

...надо чтобы напор компенсировал все давление создаваемое столбом жидкости в 5 метров на этом участке, а также потери на трение и ускорение, и всех потерь накопленных до этого и после этого...

Извиняюсь, но не врубился, на каком участке?

У меня действительно каша по этой теме, я просто путаюсь с этими напорами, мне легче понимать давлениями, показаниями манометров.В данный момент читаю 2-3 книги, но просто не могу вникнуть в данную тему, полностью понять, разобраться.

denfromufa 89 10
Апр 12 #21

start from fundamental equations, you need good lectures, offline tutor or teaching assistant (sorry no rus keyboard right now)

Virtual 143 13
Апр 12 #22

denfromufa пишет:

start from fundamental equations, you need good lectures, offline tutor or teaching assistant (sorry no rus keyboard right now)

No problems, you can write in English, if you have something to say about my questions.I will understand you)

RomanK. 2182 14
Апр 12 #23

Ok. Я кажется понял твой вопрос.

Уравнение Бернулли:

 

Если труба постоянного сечения, скорость в первом и втором сечении одинакова:

 

Какое показание будет у манометра в сечении 2?

 

То есть, манометр покажет давление в первом сечении, плюс или минус рожеаш и минус потери на трение при движении.

При статике исчезают потери на трение:

 

Bez uki 9 10
Июл 12 #24

Antalik пишет:

1.Какое течение нам нужно в трубопроводе: ламинарное или турбулентное?

Это не совсем правильный вопрос мне кажется. Нам нужно обеспечить прокачку заданного объема. И тут проблема с трением не самая главная - при турбулентном течении меньше эксплутационных проблем с выпадением асфальтенов, парафинов и солей, a также образованием слагов в при многофазном потоке (slug)

Про ручейковую коррозию тоже не стоит забывать.

Go to top