Содержание
Критическая скорость - это скорость и направление, при котором поток жидкости через трубку изменяется от гладкого или «ламинарного» к турбулентному. Расчет критической скорости зависит от нескольких переменных, но именно число Рейнольдса характеризует течение жидкости через трубку как ламинарное или турбулентное. Число Рейнольдса является безразмерной переменной, то есть к ней не привязаны единицы измерения.
Расчет критической скорости
Если вы хотите найти критическую скорость для воды, проходящей через участок трубы, начните с использования базовой формулы для расчета критической скорости: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). В этом уравнении Vcrit представляет критическую скорость, Nr представляет число Рейнольдса, µ (mu) представляет коэффициент вязкости (то есть, сопротивление потоку) для данной жидкости, D представляет внутренний диаметр трубы, и ρ (rho ) представляет плотность данной жидкости. Переменная µ (mu) измеряется в квадратных метрах в секунду, а плотность данной жидкости измеряется в килограммах на квадратный метр.
Скажем, у вас есть отрезок трубы длиной два метра с внутренним диаметром 0,03 метра, и вы хотите знать критическую скорость воды, проходящей через этот отрезок трубы со скоростью 0,25 метра в секунду, представленную V. Хотя µ меняется в зависимости от температуры, ее типичное значение составляет 0,00000114 квадратных метров в секунду, поэтому мы будем использовать это значение в этом примере. Плотность, или ρ, воды составляет один килограмм на кубический метр.
Если число Рейнольдса не указано, вы можете рассчитать его по формуле: Nr = ρ_V_D / µ. Ламинарный поток представлен числом Рейнольдса менее 2320, а турбулентный поток представлен числом Рейнольдса более 4000.
Вставьте значения для каждой из переменных уравнения числа Рейнольдса. После включения значений число Рейнольдса составляет 6 579. Поскольку он превышает 4000, поток считается турбулентным.
Теперь вставьте значения в уравнение критической скорости, и вы должны получить: Vcrit = (6 579_0,000000114 метров / второй квадрат) / (0,03 метра_1 килограмм / кубический метр) = 0,025 метра / секунду.