Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

*

По-видимому, одной из первых работ, в которой рассматри­вались гидравлические потери в трубе, вращающейся вокруг своей оси, является исследование Ф. Леви. В дальнейшем появи-

лись работы В. И. Кравцова, В. М. Касьянова, Л. Талбота, А. П. Крылова, А. Уайта и др. В основном это’ были эксперимен­тальные исследования, выполненные при движении воды или воз­духа, и лишь две-три работы касались теории вопроса. Говоря о структуре потока, В. К. Щукин [70] отмечает, что после входа жидкости во вращающуюся трубу ее стенки сообщают закручи­вающее движение только периферийным частицам жидкости. Но благодаря вязкости вращательное движение распространяется по радиусу в глубь потока и в конечном счете труба и поток вра­щаются как одно целое. Поэтому изменения гидравлических потерь происходить не должно, увеличится лишь длина началь­ного участка. Однако, вопреки прогнозам теории, при эксперимен­тальном изучении (В. М. Касьянов; А. Уайт и др.) было обнару­жено, что по сравнению с неподвижными в трубах, вращающихся вокруг своей оси, гидравлическое сопротивление ламинарного потока повышается, но причина такого повышения остается до конца не выясненной. Считается, что при ламинарном режиме для оценки верхнего предела коэффициента гидравлических сопротив­лений вращающейся трубы приемлема формула

JL = 24,1/Re0’8, (VI. 75)

Что касается гидравлического сопротивления вращающихся труб при турбулентном режиме движения воды и воздуха, экспе­риментальные работы многих авторов показывают, что враща­тельное движение в этом случае уменьшает гидравлическое сопротивление трубы.

Обработка данных ведется, как правило, путем отыскания связи между отношением Х=Х/Х0 и комплексом (ndlv—l/W, где X и Х0—коэффициенты гидравлических сопротивлений во вра­щающейся и неподвижной (определялся по формуле Блазиуса) трубах соответственно; со — угловая скорость трубы; v — осевая скорость; d — диаметр трубы.

Было найдено, что при увеличении частоты вращения вели­чина X сначала остается равной единице, а затем уменьшается. Вместе с тем независимо от степени турбулизации наблюдается связь между X й комплексом/ IfW. В зависимости от величины этого комплекса рекомендуются следующие расчетные зависи­мости: ‘

MW < 0,25; 1=1,0; X = ; (VI.76>

0 281

1/№ = 0,25 ч-0,95; X = 0,890№°-086; Х= R^0,25 ^°’086; (VI.77)

_ 0 273

1/W — 0,95 — ь 10; X — 0.865U?0,535; Х= —^0 ^ Г0’535. .(VI.78)

Первые опыты с глинистыми растворами были выполнены в АзНИИ ДН как в стендовых, так и в промысловых условиях.

Но четкие выводы о том, как влияет фактор вращения на потери в трубах, сделаны не были. Много позже Р. М. Хасаев и Ф. Ш. Гасанов экспериментальным путем нашли, что при струк­турном режиме движения (Re*^2000) во вращающихся трубках гидравлические потери увеличиваются и в этом случае коэффи­циент Хы следует определять по формуле

^=_6Ц7_1 (VL?9)

Rew

Сопоставление рекомендуемой формулы (VI.79) с общеизвест­ной зависимостью (A = 64/Re/) показывает, что при вращении

труб X увеличивается на 5—6 %.

Что касается турбулентного ре­жима (Re* >3000), то здесь при ча­стоте вращения 360 об/мин было об­наружено уменьшение гидравличес­ких потерь примерно на 7—8 %. Таким образом, полностью были подтверждены выводы предшеству­ющих авторов в отношении турбу­лентного движения воды и воздуха во вращающихся трубах.

Еще меньше, чем влияние вра — ‘ щения на гидравлические потери, изучен характер теплоотдачи в тру­бах, вращающихся вокруг своей оси. Этим вопросом занимались А. И. Борисенко и Е. И. Янтовский, Р. Г. Перельман и В. И. По — ликовский, Куо с соавторами, В. В. Мальцев и др. Полученные в этих работах сведения показывают, что в зоне ламинарного режи­ма рост угловой скорости трубы вызывает некоторое увеличение коэффициента теплоотдачи. Подобное явление может быть вызва­но как возникновением вторичных течений при нагреве жидкости от вращающейся трубы, так и вибрацией. С увеличением парамет­ра Рейнольдса влияние вращения на теплоотдачу ослабевает и при переходе к зоне квадратичного трения практически исчезает (рис. 30). ,

Зависимость для оценки теплоотдачи при турбулентном режиме может быть получена на основе гидродинамической теории теплообмена. В этом, случае можно записать

I

Nu = — eRe, (VI. 80)

8

где е — поправочный коэффициент; X — коэффициент гидравличе­ского сопротивления.

Подставляя вместо параметра Nu его значение из формулы М. А. Михеева для турбулентного режима (при неподвижных тру­
бах) при Рг = 1 и определяя к из формулы Блазиуса, можно получить:

е = 0,531Re0,05

Тогда из (VI.80) с учетом (VI.76), (VI.77) и (VI.81) имеем: при соd/v = 0,25 — т — 0,95

В зависимостях (VII.82) и (VII.83) фактор вращения учиты­вается через комплекс W=v/(dd, влияние на теплообмен физи­ческих свойств жидкости и ее температуры — параметром Рг043, а влияние теплового потока и температурного напора — парамет­ром (Рг/Ргс)0,25.

Комментарии запрещены.