Энергия воды
Шрифт:
Если, например, рассматриваются тестируемые трубы № 6 и 5, которые имеют одинаковую длину и коническую форму поперечного сечения, то значение измеренных величин и положение соединяющих линий в этих случаях будут свидетельствовать о том, что изгибы и скручивание в тестируемой трубе № 6 при измерении оказывают неблагоприятный эффект на ее полезность. Прямая коническая медная труба с гладкими стенками (№ 5) при том же самом различии в высоте водных уровней поставляет воды больше, чем геликоидальная труба. Различие в водовыпуске, кстати, постоянно уменьшается по мере увеличения различий в высоте и при значении h = 28 см полностью сводится на нет. При больших различиях в высоте геликоидальная труба (№ 6) поставляет больший объем воды, чем прямая медная труба (№ 5). То же должно быть применимо к тестируемой трубе № 7, qJ = 0,17 л/сек, что,
Выводы, сделанные из направления соединяющих линий измеренных параметров труб № 5,6 и 7 и касающиеся благоприятного влияния закручивания этих труб на поток, что находится вне области измерения, также справедливы для тестируемых труб № 2,3 и 4 по установленным измеренным параметрам. Изменения от неблагоприятных до благоприятных влияний на поток, вызванные закручиванием труб, — как ожидается, принадлежат области измерения данных труб № 5,6 и 7 по сравнению с прямыми, гладкими трубами, уже имеют место в случае с тестируемыми трубами № 2, 3 и 4 и находятся в пределах области измерения. Поэтому следует подвергнуть эти испытательные трубы полному анализу.
Из данных таблицы 1 становится ясно, что градиенты давления, значения h и величина водовыпуска не имеют никакой единой тенденции. Чтобы определить, являются ли наблюдаемые отклонения результатом погрешностей в измерении, значения, основанные на величине водовыпуска, были отображены в виде графиков (чертеж 6) в двойной логарифмической системе координат. Следует принимать во внимание, что линии соединения измеренных значений прямой медной трубы (№ 3) и прямой стеклянной трубы (№ 4) имеют ту же тенденцию, что и данные спиралевидной геликоидальной трубы (№ 2), а также у испытательной установки (№ 1), а с другой стороны, отображают характерные колебания.
Чертеж 5
Чертеж 6
Результаты этих измерений, таким образом, доказывают, что собственно испытательная установка из-за ее полукруглой, свисающей вниз конфигурации вызывает эффект, подобный эффекту закручивающейся трубы, который, однако, полностью или до самой большой степени аннулируется использованием поперечного сечения прямой трубы. В случае включения спиралевидной геликоидальной трубы (№ 2) не предполагается, что эффект нисходящей тестируемой трубы (№ 1) нейтрализуется, но, возможно, в дальнейшем даже увеличится. Следовательно, чтобы поддерживать необходимую нейтрализацию трения в испытательных трубах для водовыпуска q, необходимо далее уменьшать различия в высоте уровня воды около градиентов давления при выходе потока. На чертеже 7 водовыпуск q, зависящий от значений (h —?h), отображен на графике в двойной логарифмической системе координат.
Таблица 1. Водовыпуск прямых и геликоидальных труб
Таблица 2. Водовыпуск и потери, связанные с силой трения
Соединительные линии взаимосвязанных измеренных величин водозабора и водовыпуска экспериментальной установки № 1, так же как соединительные линии прямых стеклянных и медных труб, имеют точно такие же направления и происходят по величине значения спиралевидных геликоидальных труб, тоже отображают характерные колебания последних. Результаты измерений, полученные таким образом, затем использовались для определения потерь, вязанных с силой трения в тестируемых трубах длиной 45 м, как обозначено на чертеже 7, каждая из ординат между q — h-линиями экспериментальной установки и тестируемых труб установлена и отображена в таблице 2.
Чертеж 7
На чертеже 8 водовыпуск трубы графически отображен в декартовой системе координат, основанной на значениях илы трения и соответствующих измеренных значениях водовыпуска, соотносимых вертикально и горизонтально. Хорошо заметно, что все линии соединения отображают характерный колеблющийся курс, который наиболее ясно прослеживается в случае со спиралевидной геликоидальной трубой (№ 2).
Бесспорно, исходя из конфигурации трех кривых на графике можно сделать вывод, что при равных значениях силы рения спиралевидная геликоидальная медная труба имеет большую продуктивность, чем прямая медная труба с той же ушной и таким же поперечным сечением. Эти результаты, применимые относительно турбулентного потока, в настоящий момент считаются верными, однако могут рассматриваться как подтверждение гипотез, выдвинутых на сновании процессов течения, развивающихся в прямых рубах благодаря винтообразному притоку воды.
С синхронизацией скорости и формы потока в спиралевидной или спиралевидной геликоидальной трубе было заметно фактическое уменьшение силы трения до нуля.
Полное исчезновение силы трения может происходить, когда кинетическая энергия воды, текущей в спиралевидной геликоидальной трубе, взаимодействует с ее спиралевидным движением, образующимся во входном отверстии благодаря нарезке на стенах трубы. Взаимодействие воспроизводит пространственные колебания воды, точно соответствующие закрученной конфигурации испытательной трубы.
В этой связи, однако, центростремительно направленная сила всасывания, являющаяся результатом закручивания течения, также вносит определенный вклад. Относительно экспериментальных моделей, исследованных в вопросе 1, фактически воздействие этой силы настолько велико, что подвешенные за один конец шелковые нити были скручены в трехмерную пространственную спираль, соответствующую форме потока, несмотря на гравитационные силы притяжения, действующие на них. Следует принимать во внимание, что те же самые слабо изогнутые потоки с сильным, центростремительно направленным закручивающимся движением и сильно изогнутые потоки с меньшим закручивающимся действием, наблюдаемым в вертикальной стеклянной трубе в испытательной установке 1, накладывались друг на друга, и это препятствовало их движению. В то же время кинетическая энергия воды образуется благодаря комбинации спиралевидной формы и нарезки через протекание воды по трехмерным спиральным и винтообразным стенкам трубы.
В случае со спиралевидной геликоидальной трубой (№ 2) имеют место следующие значения водовыпуска и скоростей потока.
Значение трения в спиралевидной геликоидальной трубе приближается к нулю:
когда q = 0,14 л/с или v = 0,28 м/с, и когда q = 0,19 л/с или v = 0,39 м/с, и когда q = 0,38 л/с или v = 0,60 м/с, и когда q = 0,46 л/с или v = 0,92 м/с и достигает максимального значения;
когда q = 0,127 л/с или v = 0,254 т/с, и когда q = 0,165 л/с или v = 0,330 м/с, и когда q = 0,225 л/с или v — 0,430 м/с, и когда q = 0,360 л/с или v =…..