Sisältö
Kriittinen nopeus on nopeus ja suunta, jolla nesteen virtaus putken läpi muuttuu sileästä tai "laminaarisesta" turbulenssiksi. Kriittisen nopeuden laskeminen riippuu useista muuttujista, mutta Reynoldsin luku kuvaa nesteen virtausta putken läpi joko laminaarisena tai turbulenttisena. Reynolds-luku on mitaton muuttuja, mikä tarkoittaa, että siihen ei ole liitetty yksiköitä.
Kriittisen nopeuden laskeminen
Jos haluat löytää kriittisen nopeuden vedelle, joka liikkuu putkiosan läpi, aloita hyvin käyttämällä peruskaavaa kriittisen nopeuden laskemiseen: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). Tässä yhtälössä Vcrit edustaa kriittistä nopeutta, Nr edustaa Reynoldsin lukua, µ (mu) edustaa viskositeettikerrointa (ts. Virtausvastusta) tietylle nesteelle, D edustaa putken sisähalkaisijaa ja ρ (rho ) edustaa annetun nesteen tiheyttä. Μ (mu) -muuttuja mitataan metreinä neliössä sekunnissa ja annetun nesteen tiheys mitataan kilogrammoina neliömetriä kohti.
Oletetaan, että sinulla on kahden metrin pituinen putkiosasto, jonka sisähalkaisija on 0,03 metriä, ja haluat tietää putken osan läpi kulkevan veden kriittisen nopeuden, jonka nopeus on 0,25 metriä sekunnissa, jota edustaa V. Vaikka µ vaihtelee lämpötilan mukaan, sen tyypillinen arvo on 0,00000114 metriä neliö sekunnissa, joten käytämme tätä arvoa tässä esimerkissä. Veden tiheys tai ρ on yksi kilo kuutiometriä kohti.
Jos Reynolds-lukua ei anneta, voit laskea sen kaavalla: Nr = ρ_V_D / µ. Laminaarivirtausta edustaa alle 2 020 Reynoldsin luku ja turbulenttia virtausta edustaa yli 4 000 Reynoldsin luku.
Kytke kaikki Reynolds-lukuyhtälön muuttujien arvot. Kun arvot on kytketty, Reynolds-luku on 6 579. Koska se on suurempi kuin 4000, virtausta pidetään turbulenssina.
Kytke arvot nyt kriittiseen nopeusyhtälöön, ja sinun pitäisi saada: Vcrit = (6,579_0,000000114 metriä / toinen neliö) / (0,03 metriä_1 kiloa / kuutiometri) = 0,025 metriä / sekunnissa.