ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ТРУБ И ЛОТКОВ НА ПОТЕРИ НАПОРА ПРИ ГИДРОТРАНСПОРТЕ
Как указывалось ранее, формула (251) для определения потерь напора при гидротранспорте имеет следующий общий вид:
Величина го в выражении (251) составляет основную часть значения, и правильное определение этого члена в значительной мере обусловливает точность оценки значения icм. .значение г’о зависит от шероховатости внутренней поверхности труб и лотков и от режима движения воды по трубам или лоткам, поэтому прежде всего необходимо рассмотреть состояние шероховатости поверхностей труб при гидротранспорте.
В производственных условиях для гидротранспорта применяют в основном стальные трубы различного диаметра. Обычно трубы эксплуатиуются до их полного износа, выходящие из строя трубы заменяют новыми. На вновь организуемых стройках первые очереди трубопроводов монтируют обычно из новых тРУб, которые собирают на фланцах или путем сварки.
Новые стальные трубы имеют определенное состояние внутренней поверхности, которое принято характеризовать абсолютной или относительной шероховатостью. Величина абсолютной шероховатости А определяется материалом, из которого изготовлены трубы, технологией их производства, а также сроком и характером их эксплуатации, если трубы старые.
Величина относительной шероховатости труб е= важная характеристика трубопровода, ее принимают за критерий геометрического подобия потоков. Для возможности сопротивления экспериментальных данных, полученных при гидротранспорте по трубам различных диаметров и с различным состоянием внутренней поверхности, необходим некоторый эталон для сравнения состояния внутренней поверхности труб и влияния ее на величину гидравлических потерь; таким эталоном может служить только шероховатость труб.
Изучению шероховатости было посвящено много исследований как в СССР, так и за рубежом. Наиболее известными и опробирован- ными являются результаты исследований Ни- курадзе, поэтому принимают составленную им для шероховатых труб (для автомодельной области движения жидкости) формулу
Для определения производственной шероховатости хорошие результаты дает формула А. В. Теплова
Практика эксплуатации труб в составе гидротранспортных установок показала, что трубы в процессе эксплуатации в значительной мере шлифуются твердым компонентом гидросмеси.
Таким образом, встает вопрос о расчете гидравлических сопротивлений гладких труб при движении по ним чистой воды, т. е. необходимо определить Ф для гладких и шероховатых труб в период начальной эксплуатации трубопроводов на гидротранспорте и в процессе их шлифовки грунтом до малой, практически не меняющейся при дальнейшем эксплуатации шероховатости. Первая задача — определение /0 для гладких труб — успешно разрешена многими исследователями, показавшими, что i можно определить по обычной формуле гидравлики
Период шлифовки труб незначителен.
А. П. Юфин из опытных данных установил, что продолжительность периода шлифовки труб равна до 100 ч при гидротранспорте по ним песчаных грунтов.
Поскольку период шлифовки незначителен, можно допустить некоторую перегрузку двигателей, обслуживающих гидротранспортные установки, и рассчитывать гидротранспорт по формулам, в которых i0 определено как для гладких труб.
Кроме того, некоторыми исследованиями последнего времени установлено, что величина шероховатости труб не оказывает значительного влияния на гидравлическое сопротивление. Р. Уорстер и Д. Дени считают, что шероховатость не играет существенной роли при гидротранспорте, так как абразивные материалы быстро шлифуют поверхность труб, а применение специальной обработки внутренней поверхности труб политетрафторэтиленом способствует уменьшению потерь напора примерно на 25%.
Таким образом, при вычислении iQ для расчета всех случаев напорного гидротранспорта следует пользоваться формулами, выведенными для гладких труб, и только при гидротранспорте по старым корродированным трубам или только в начальный период эксплуатации следует учитывать шероховатость труб.