Дослідження факторів, що впливають на гідравлічний опір трубопроводів

СТРОГИЙ М.М. - к.т.н., доцент, Херсонський ДАУ
ЩЕРБИНА Н.П. - асистент
ПЕПЕЛЬ А.В., ЦУРКАН М.П - студент ІІ ПЦБ

Гідравлічні дослідження поліетиленових труб невеликих діаметрів для систем крапельного зрошення були проведені не тільки  в  турбулентному режимі, але і в ламінарному, що дало змогу розраховувати осереднений по довжині діаметр трубок, реальний поперечний переріз яких часто не відповідає кругу. Обчислені для цих діаметрів коефіцієнти гідравлічного опору (КГО) при турбулентному режимі були порівняні із значеннями КГО для гідравлічне гладких труб із матеріалів мінерального походження. При цьому для трубок номінальним діаметром 16, 20 і 25 мм отримані значення КГО виявились меншими, ніж для гідравлічне гладких труб. Це суперечило чисельним експериментальним даним і могло бути пояснено тільки тим, що в тій зоні ламінарного режиму, яка була охоплена нашими дослідами (число Рейнольдса ), гідравлічний опір поліетиленових трубок відрізняється від розрахункових і ця відміна не могла бути пояснена виходячи з існуючих уявлень про нерухомість пристінного шару рідини.

Для ретельного вивчення цих факторів нами проведені додаткові дослідження впливу незмочуваності стінок крапельною рідиною на гідравлічний опір каналів і тіл. Для більшої переконливості і доказовості дослідження проводились із поліетиленовими, полівінілхлоридними (ПВХ) трубками і трубками із ПВХ-пластикату при ламінарному режимі руху. В дослідах вимірювалась в'язкість і температура робочих рідин, витрати і втрати напору по довжині трубок, а також визначалась шершавість внутрішньої поверхні трубок. В якості робочих рідин були використані гас, змочуючий матеріал трубок і дистильована вода, практично не змочуюча стінки трубок (крайовий кут змочування трубок із ПВХ-пластиката, ПВХ і поліетилена складає відповідно 1,69; 1,64; 1,61 рад.). Максимальна похибка визначення КГО в дослідах не перевищувала 1,2 % при найменшому числі         R_e= 50.

Досліди з змочуючою рідиною-гасом показали, що значення КГО при ламінарному режимі залежать тільки від числа R_e. При зміні відносної шершавості внутрішньої поверхні трубок в декілька разів відхилення дослідних значень КГО від розрахункових не перевищували 1%.

Результати визначення КГО при ламінарному режимі незмочуючої рідини показали, що значення Dl, залежить від числа R_e, відносної шершавості стінки (К_є) і крайового кута змочування стінки рідиною (q). Максимальна різниця Dl = -7,8% була отримана в дослідах з трубкою діаметром 4,052 мм із ПВХ- пластиката при R_e = 60.

При турбулентному режимі руху незмочуючої рідини значення КГО у всіх дослідах були більшими ніж у випадку гідравлічно гладких труб з мінеральних матеріалів.