Труба называется гидравлически гладкой, когда ее сопротивление потоку зависит только от числа Re, а ее шероховатость не влияет на это сопротивление.

При турбулентном режимев области гидравлически гладких труб в эмпирические зависимости для коэффициента λвходит только числоРейнольдса.

λ = f(Re).

Толщина δлламинарного подслоя невелика, но, подсчитанное по толщине δ_л, скорости V_ли кинематической вязкости ν, число Re≤2300.

Внутриламинарногоподслоя происходит течение,в которомRe_кр>2300, и эта часть потока называется "турбулентное ядро".

При увеличении скорости к переходной области толщина δ_л ламинарного подслоя уменьшается.

Труба называется гидравлически шероховатой, когда на ее внутренней поверхности ламинарный подслой мал или отсутствует и сопротивление потоку определяется только относительной шероховатостью Δ/d

λ = f(∆/d).

Областью гидравлически шероховатых труб называется часть графика, в которой λ зависит только от относительной шероховатости внутренней поверхности трубы.

Относительной шероховатостью называется отношение ∆/r₀(или ∆/d),где ∆ - средняя высота бугорков неровностей(шероховатостей) внутри трубы, r₀ — радиус трубы, d–диаметр.Используется в графике Никурадзе.

Относительной гладкостью называется отношение d/∆_э,где ∆_э–эквивалентная шероховатость внутри трубы, d-диаметр трубы.Используется в графике Мурина.

Одинаковая абсолютная шероховатость может не оказывать влияния на сопротивление трубы большого диаметра, но значительно влияет на сопротивление трубы малого диаметра, поэтому используются относительные шероховатости и гладкости.

Область гидравлически гладких труб на графике λ расположена между осями координат и первой кривой

λ=f(Re).

Сопротивление гидравлически гладких труб формируется устойчивым ламинарным подслоем.

Область гидравлически шероховатых труб на графике λ расположена в правой части графика, где линии λ параллельны оси абсцисс

λ =f(d/∆).

Сопротивление шероховатых труб формируется шероховатостями (неровностями), выступающими на поверхность, ламинарный подслой размыт, относительная гладкость изменяется от самой малой до самой большой.

Переходная область на графике λрасположена между областью гидравлически гладких и шероховатых труб.Вэтой области еще есть ламинарный подслой и сопротивление потоку зависит и от числа Re, и от шероховатости внутренней поверхности трубы.

λ =f(Re, ∆/d).

На рис.11.8даны результаты опытов, проведенных во Всесоюзном теплотехническом институте Г.А.Муриным.

Этот график показывает зависимость коэффициентов λ при турбулентном режиме течения. Коэффициент λ для натуральных шероховатых труб на графике указан в зависимости от Re для разных значений относительной гладкости - d/∆_э.

Переход от линии, соответствующей области гладких труб, к горизонтальным прямым соответствующимобласти шероховатых труб, происходит для натуральных труб более плавно без провала кривых, характерных для графика Никурадзе.

На этом графике выделяют три области.

1.При 2300<Re =<20d/∆_э.Область гидравлически гладких труб.

Для определения λиспользуется формулаБлазиуса

2.При 20d/∆_э<Re< 500 d/∆_э , переходная область.

Для определения λиспользуется формулаА. Д. Альтшуля

(11.7)

1.2.Область шероховатых труб.При Re>= 500 d/∆_э.

Для определения λ_т используется формула

, (11.8)

где ∆_э - эквивалентная абсолютная шероховатость; d - диаметр трубы.

Обычно в задачах и расчетах задается диаметр, скорость и вязкость, по ним определяется число Re, шероховатость или дана, или ей задаются.

По относительной гладкостиd/Δи числу Reпо графикам Мурина находят область, к которой можно отнести используемую трубу и определяют число λ_т, по формуле Вейсха-Дарси находят сопротивление трубопровода.

Таким образом, путем использования численного значения отношения d/∆_эи числаRe можно установить границы указанных выше областей (режимов) турбулентного течения в шероховатых трубах.