Περιεχόμενο
Η κρίσιμη ταχύτητα είναι η ταχύτητα και η κατεύθυνση στην οποία η ροή ενός υγρού μέσω ενός σωλήνα αλλάζει από ομαλή ή «στρωτή» σε τυρβώδη. Ο υπολογισμός της κρίσιμης ταχύτητας εξαρτάται από πολλαπλές μεταβλητές, αλλά ο αριθμός Reynolds που χαρακτηρίζει τη ροή του υγρού μέσω ενός σωλήνα είτε ως στρωτή είτε ως τυρβώδης. Ο αριθμός Reynolds είναι μια αδιάστατη μεταβλητή, δηλαδή δεν έχει συνδεδεμένες μονάδες.
Υπολογισμός της κρίσιμης ταχύτητας
Αν θελήσατε να βρείτε την κρίσιμη ταχύτητα για το νερό που κινείται μέσω ενός τμήματος σωλήνα, ξεκινήστε καλά χρησιμοποιώντας τον βασικό τύπο για τον υπολογισμό της κρίσιμης ταχύτητας: Vcrit = (Nr_μ) / (D_ρ). Σε αυτή την εξίσωση, το Vcrit αντιπροσωπεύει την κρίσιμη ταχύτητα, το Nr αντιπροσωπεύει τον αριθμό Reynolds, το μ (μι) αντιπροσωπεύει τον συντελεστή ιξώδους (δηλ. Την αντίσταση στην ροή) για ένα δεδομένο υγρό, το D αντιπροσωπεύει την εσωτερική διάμετρο του σωλήνα και ρ ) αντιπροσωπεύει την πυκνότητα του δεδομένου υγρού. Η μεταβλητή μ (mu) μετράται σε τετραγωνικά μέτρα ανά τετραγωνικό μέτρο και η πυκνότητα του δεδομένου υγρού μετράται σε χιλιόγραμμα ανά τετραγωνικό μέτρο.
Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα τμήμα σωλήνα μήκους δύο μέτρων με εσωτερική διάμετρο 0,03 μέτρα και θέλετε να μάθετε την κρίσιμη ταχύτητα του νερού που διέρχεται μέσω αυτού του τμήματος του σωλήνα με ταχύτητα 0,25 μέτρων ανά δευτερόλεπτο, ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, η τυπική τιμή της είναι 0.00000114 μέτρα-τετραγωνικό ανά δευτερόλεπτο, επομένως θα χρησιμοποιήσουμε αυτήν την τιμή σε αυτό το παράδειγμα. Η πυκνότητα ή ρ του νερού είναι ένα κιλό ανά κυβικό μέτρο.
Εάν ο αριθμός Reynolds δεν δίνεται, μπορείτε να τον υπολογίσετε χρησιμοποιώντας τον τύπο: Nr = ρ_V_D / μ. Η ροή του λαμιναρίσματος αντιπροσωπεύεται από αριθμό Reynolds μικρότερο από 2.320 και η τυρβώδης ροή αντιπροσωπεύεται από αριθμό Reynolds μεγαλύτερο από 4.000.
Συνδέστε τις τιμές για κάθε μια από τις μεταβλητές της εξίσωσης αριθμών Reynolds. Αφού συνδεθούν οι τιμές, ο αριθμός Reynolds είναι 6.579. Επειδή είναι μεγαλύτερη από 4.000, η ροή θεωρείται τυρβώδης.
Τώρα συνδέστε τις τιμές στην κρίσιμη εξίσωση ταχύτητας και πρέπει να πάρετε: Vcrit = (6.579_0.000000114 μέτρα / δευτερόλεπτο τετράγωνο) / (0.03 μέτρα_1 κιλό / κυβικό μέτρο) = 0.025 μέτρα / δευτερόλεπτο.