Движение жидкости в трубах некруглого сечения

Для транспорта капельных жидкостей и газов иногда используют трубопроводы некруглого сечения: овальной, прямоугольной формы. В таких трубах возникают так называемые вторичные течения (рис. 4.13), которые можно наблюдать при подкрашивании потока.

Рис. 4.13. Движение жидкости в трубопроводах некруглого сечения

Вторичные течения происходят в плоскости поперечного сечения трубы: частицы жидкости движутся при этом от центра трубы к углам. Накладываясь на продольные движения, вторичные течения непрерывно переносят частицы жидкости в угловые области, где наблюдаются сравнительно высокие продольные скорости. Гидравлическое сопротивление таких труб выше, чем сопротивление аналогичных круглых труб одинакового поперечного сечения.

При турбулентном движении жидкости коэффициенты гидравлического трения соответствуют коэффициентам для круглых труб, а увеличение сопротивления учитывается тем, что труба некруглого сечения приводится к трубе круглой соответствующего диаметра. Для этого применяется эквивалентный диаметр

,

(4.13)

где – гидравлический радиус.

,

(4.14)

где S – площадь сечения трубопровода; χ– смоченный периметр.

Например, для прямоугольного трубопровода со сторонами a и b:

,

для квадратного сечения:

,

для равнобедренного треугольного сечения со сторонами a и высотой h

.