Еще раз о преимуществе труб покрытых эмалью

Еще раз о преимуществе труб покрытых эмалью Согласно проведенным исследованиям, коэффициент гидравлических сопротивлений при использовании эмалированных труб уменьшается в 1,57 раз в случае движения воды и при этом не происходит зарастания внутреннего сечения.

Известно, что при турбулентном режиме течения жидкости в зависимости от числа Рейнольдса и относительной шероховатости возможно движение в области гидравлически гладких труб — то есть в случае, когда толщина пограничного слоя выше шероховатости, в переходной области и при режиме турбулентной автомодельности. Согласно [1], условие существования движения в области гидравлически гладких труб определяется неравенством:

гидравлический водоснабжение стальной труба.

где, ;

— абсолютная шероховатость, т. е. средняя высота выступов на поверхности трубы;

— средняя скорость движения жидкости в трубе радиусом ;

— коэффициент кинематической вязкости.

Под толщиной пограничного слоя принято понимать высоту жидкой пленки примыкающей к стенке трубы в пределах которой имеем движение при ламинарном режиме.

Для определения коэффициента гидравлических сопротивлений в области гидравлически гладких труб существует большое число разных формул, основанных на степенном или логарифмическом законах распределения скоростей. Высокая точность указанных формул подтверждается многочисленными экспериментами, проведенными Никурадзе, Муриным, Шевелевым, Альтшулем и др. Стремлением облегчить и упростить необходимые расчеты объясняется появление целого ряда зависимостей, известных как формулы Г. А. Адамова, В. И. Черникина, И. А. Исаева, Н. З. Френкеля.

Возможности компьютерной техники позволили нам провести расчеты и соответствующие аппроксимации и в результате получить следующую зависимость:

где — поправочный коэффициент, зависящий от относительной шероховатости, определяемый по данным, приведенным ниже.

Таблица 1.

Расчеты, проведенные по вышеназванным формулам и формуле (2) показали, что наиболее точные значения получены по формуле (2). В то же время надо отметить приемлемость формул Г. А. Адамова, В. И. Черникина, И. А. Исаева, Н. З. Френкеля для инженерных расчетов.

Обычные стальные трубопроводы в процессе эксплуатации «зарастают». Согласно [2] абсолютная и соответствующая относительная шероховатости труб во времени могут быть представлены так.

(3).

где — текущая абсолютная шероховатость, мм;

— начальная шероховатость для новых труб, мм;

• — время эксплуатации в годах;
• — ежегодный прирост абсолютной шероховатости в мм/год, зависящий от физико-химических свойств среды.

Значение ежегодного прироста абсолютной шероховатости приводится в [2] и зависит от состояния трубопровода и условий эксплуатации.

Представляет интерес определить значения коэффициента гидравлических сопротивлений или потерь напора с учетом зарастания стальных труб во время эксплуатации.

В этом случае формулу (2) следует использовать при, где определяется по (4).

В зависимости от степени минерализации и коррозионной активности природные воды делятся на пять групп [2]. Ниже приведены средние значения по этим группам [2].

Таблица 2. Зависимость среднего значения от степени мерализации и природной активности природных вод.

В соответствии с работой [2] проведены расчеты по определению для всех пяти групп при. В результате получено, что при мм в год эксплуатация стальных труб в течение 10 лет приводит к увеличению коэффициента гидравлического трения всего на 5% в случае .

При, мм/год эксплуатация стальных трубопроводов в течение 10 лет приведет к возрастанию коэффициента гидравлического сопротивления на 34%. При этом же числе Re и сроке эксплуатации 4 года имеем увеличение коэффициента на 15%.

При пропуске вод пятой группы в течении 2-х лет с коэффициент увеличится в 1,5 раза, а в течение 10 лет — в 2,8 раза. Еще большее увеличение коэффициента гидравлических сопротивлений имеем в этой группе при движении с .

Мы допускаем, что значительные приросты коэффициента связаны с неточностью формулы (3) или входящих в нее параметров зарастания.

Из всего сказанного следует важность учета вышеперечисленных факторов при проектировании гидросистем, определении потребляемой мощности, диаметров трубопроводов и т. д. Данные исследования выполнены для случая, когда зарастание труб по всей длине одинаково.

Согласно проведенным нами исследованиям, коэффициент гидравлических сопротивлений при использовании эмалированных труб уменьшается в 1,57 раз в случае движения воды и при этом не происходит зарастания внутреннего сечения. Отметим так же, что неравенство (1) при движении жидкости в эмалированных трубах соблюдается, т. е. эмалированные трубы являются гидравлически гладкими. Если учесть отмеченное обстоятельство, то имеем снижение, а значит и потерь давления на трение, т. е. затрачиваемая мощность на перекачку жидкости (теплоносителя) при использовании эмалированных труб будет во много раз меньше, чем при использовании обычных труб.

Нам представляется перспективным детальное исследование вопроса, связанного с изменением по длине и во времени при движении сред в трубах, различного поперечного сечения.

• 1. Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие — М.: Машгиз, 1963. — 696с.
• 2. Курганов А. М., Федоров Н. Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения: Справочник — Л.: Стройиздат. Ленинградское отделение, 1986. — 440с.: ил.
• 3. Гукасов Н. А., Каледа И. А., Демидочкин В. В. Гидродинамика труб, покрытых эмалью. Учебное пособие. — Пенза, ПГАСА, 2000. — 160 с.