Innhold
Kritisk hastighet er hastigheten og retningen som en væskestrøm gjennom et rør endres fra glatt, eller "laminært" til turbulent. Beregning av kritisk hastighet avhenger av flere variabler, men det er Reynolds-tallet som karakteriserer væskestrømmen gjennom et rør som enten laminært eller turbulent. Reynolds-tallet er en dimensjonsløs variabel, noe som betyr at det ikke har noen enheter knyttet til det.
Beregning av kritisk hastighet
Hvis du ønsket å finne den kritiske hastigheten for vann som beveger seg gjennom en rørseksjon, bør du begynne å bruke den grunnleggende formelen for å beregne kritisk hastighet: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). I denne ligningen representerer Vcrit kritisk hastighet, Nr representerer Reynolds-tallet, µ (mu) representerer viskositetskoeffisienten (dvs. motstanden mot strømning) for en gitt væske, D representerer den indre diameteren til røret, og ρ (rho representerer tettheten til den gitte væsken. Μ (mu) -variabelen måles i meter-kvadrat per sekund og tettheten til den gitte væsken måles i kilogram per meter-kvadrat.
Si at du har en to meter lang rørseksjon med en indre diameter på 0,03 meter, og at du vil vite den kritiske hastigheten til vann som passerer gjennom den delen av røret med en hastighet på 0,25 meter per sekund, representert av V. Selv om µ varierer med temperatur, den typiske verdien er 0.00000114 meter kvadrat per sekund, så vi vil bruke denne verdien i dette eksemplet. Tettheten, eller ρ, av vann er en kilo per kubikkmeter.
Hvis Reynolds-tallet ikke er gitt, kan du beregne det ved å bruke formelen: Nr = ρ_V_D / µ. Laminar strømning er representert med et Reynolds-tall på mindre enn 2.320, og turbulent strømning er representert med et Reynolds-tall på mer enn 4000.
Plugg inn verdiene for hver av variablene i Reynolds tallligning. Etter å ha koblet til verdiene, er Reynolds-tallet 6,579. Fordi den er større enn 4000, regnes strømmen som turbulent.
Koble nå verdiene til den kritiske hastighetsligningen, og du bør få: Vcrit = (6,579_0,000000114 meter / sekund-kvadrat) / (0,03 meter_1 kilogram / kubikkmeter) = 0,025 meter / sekund.