Разработка новых конструкций рукавов не может быть ограничена лишь обеспечением их необходимой прочности и устойчивости формы. Важным эксплуатационным фактором является потеря напора, определяющая расход энергии на перекачку жидкости по рукавам. Потеря напора зависит от шероховатости внутренней поверхности рукавов, что определяется конструкцией и технологией производства.
Как известно, потеря напора H в прямых достаточно длинных трубах, исчисляемая в Па (или в мм вод. ст.) определяется уравнением
Безразмерный коэффициент л зависит от режима течения, определяемого числом Рейнольдса
Переход из ламинарного в турбулентный режим происходит при Re порядка 1 000—30 000.
В трубах же с шероховатыми стенками коэффициент л зависит от величины абсолютной шероховатости, измеряемой средней высотой выступов на стенке трубы.
Так как при прочих равных условиях потеря напора, а вместо с этим и расход энергии на перекачку жидкости по трубам стоит в прямой зависимости от величины коэффициента л, представляется существенным определение этого коэффициента для рукавов различных конструкций и, в первую очередь, для рукавов всасывающих. В рукавах с закрытой спиралью, при отсутствии впадин и волнистости на внутренней поверхности рукавов, для определения л (рис. 198, III) применимы уравнения для гладких труб. В таких же рукавах с значительными по глубине и часто расположенными впадинами (зависящими от технологических особенностей производства) переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит при Re = 1000 / 1500, т. е. раньше, чем это имеет место для гладких труб (рис. 198, IV).
По опытным данным, для рукавов с закрытой спиралью в ориентировочных расчетах л может быть выражено уравнением
В таких же рукавах диаметром 50 мм и более величина X может быть определена по уравнению (12.58).
В рукавах с открытой спиралью, имеющих характерную спиральную рубчатость внутренней поверхности, какими являются всасывающие рукава для нефтепродуктов, потери напора в 2— 3 раза выше, чем в рукавах с закрытой спиралью того же диаметра. Ламинарный режим наблюдается лишь до Re = 600 800; переход в зону турбулентного режима сопровождается изменением потерь. При Re = 1500—2000 л имеет минимальное значение и составляет 0,049—0,068. В последующем, начиная с Re = = 3000 / 12 000, происходит переход в квадратичную зону, характеризуемую постоянством значений л независимо от чисел Рейнольдса. Величина л в этой области зависит от конструктивных особенностей рукавов (рис. 199): диаметра, относительной высоты волны на внутренней поверхности рукава и величин, характеризующих наклон витков спирали.
Для рукавов диаметром 25—65 мм л изменяется во всасывающих рукавах с открытой спиралью от 0,056 до 1,08. Для практических расчетов гидравлических сопротивлений в квадратичной области применимо следующее уравнение:
Отношение dр/k — обратная величина относительной высоты волн.
Для ориентировочных расчетов достаточно уравнение
Пользуясь приведенными уравнениями и задаваясь определенным зазором (k —d/2) между дорном и внутренней, свободно лежащей спиралью и шагом спирали (t), можно спроектировать рукав с той или иной заранее заданной гидравлической характеристикой.