Исследована зависимость относительной шероховатости трубопроводов на потери напора при различных скоростях течения жидкой среды
потери напора, относительная шероховатость, критерий Рейнольдса
Проектирование трубопроводов для транспортировки жидкостей и газов является сложной технической задачей, которая может быть успешно решена с помощью гидравлических расчетов, играющих основную роль при назначении типов, размеров и конструкций трубопроводов. Гидравлический расчет любого трубопровода заключается в решении одной из следующих трех задач: 1. определение потерь напора при движении жидкости; 2. определение расхода жидкости; 3. определение необходимого диаметра трубопровода для пропуска расхода при требуемом напоре [1]. Все три задачи в случае равномерного движения решаются с помощью известной формулы Дарси—Вейсбаха:
,
где 
– гидравлические потери напора на трение, м; 
– коэффициент гидравлического трения; 
– длина трубопровода, м; 
– эквивалентный диаметр, м; 
– скорость течения жидкости, м/с; 
– ускорение свободного падения, м/с2.
Для решения любой из отмеченных трех задач необходимо определить величину коэффициента гидравлического трения . Поэтому вопрос о выборе расчетной формулы для определения имеет большое практическое значение. В общем случае является функцией от критерия Рейнольдса (Re). Коэффициент сопротивления трения по длине трубопровода при ламинарном движении являются функцией только от Re, а от материала и состояния поверхности стенок, окружающих поток, не зависит. Иное положение наблюдается при турбулентном движении. Как показывают опыты, коэффициент по длине потока, учитывающий гидравлические условия течения при турбулентном режиме, зависит не только от вязкости жидкости, но и от относительной шероховатости стенок труб (
), т.е. 
[2]. Поэтому важное значение приобретает абсолютная шероховатость (Δ), зависящая от материала и срока эксплуатации трубопровода. Для анализа влияния относительной шероховатости на потери напора, зададимся исходными данными: перекачиваемая жидкость – вода (ρ = 1000 кг/м3; μ = 10-3 Па·с), длина трубопровода (
) 100 м, внутренний диаметр (
) 0,1 м.
Результат влияния различных значений относительной шероховатости труб на потери напора представлен на рисунке 1. Анализируя данный график можно отметить, что значение относительной шероховатости оказывает заметное влияние на потери напора при скорости движения жидкости свыше 3 м/с. Поэтому рекомендуемые скорости течения жидкости в трубопроводах находятся в пределах от 0,5 до 3 м/с.
Рисунок 1 – График зависимости потерь напора от скорости течения жидкости при различных значениях относительной шероховатости.
1. Булгаков, И.С. Исследование зависимости коэффициента гидравлического трения жидкости (λ) от числа Рейнольдса (Re) применительно к гидро-приводу / И.С. Булгаков, И.А. Секисова, Е.П. Терехин // Горный информацион-но-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) - 2016. - номер 5. - С. 5-10.
2. Альштуль, Д.А. Гидравлические сопротивления трубопроводов / А.Д. Альштуль, В.И. Калицун - Москва : Издательство литературы по строительству, 1964 - 175 с.
