Innehåll
Kritisk hastighet är hastigheten och riktningen med vilken vätskeflödet genom ett rör förändras från slät eller "laminär" till turbulent. Beräkning av kritisk hastighet beror på flera variabler, men det är Reynolds-talet som karakteriserar vätskans flöde genom ett rör som antingen laminärt eller turbulent. Reynolds-numret är en måttlös variabel, vilket betyder att det inte har några enheter kopplade till det.
Beräkna kritisk hastighet
Om du ville hitta den kritiska hastigheten för vatten som rör sig genom ett rörsnitt, börja med att använda den grundläggande formeln för beräkning av kritisk hastighet: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). I denna ekvation representerar Vcrit kritisk hastighet, Nr representerar Reynolds-talet, µ (mu) representerar viskositetskoefficienten (dvs motståndet mot flöde) för en given vätska, D representerar rörets inre diameter och ρ (rho representerar densiteten för den givna vätskan. Variablen µ (mu) mäts i meter-kvadrat per sekund och densiteten för den givna vätskan mäts i kilogram per meter-kvadrat.
Säg att du har ett två meter långt rörsnitt med en innerdiameter på 0,03 meter, och du vill veta den kritiska hastigheten för vatten som passerar genom den delen av röret med en hastighet av 0,25 meter per sekund, representerad av V. Även om varierar med temperaturen, dess typiska värde är 0.00000114 meter-kvadrat per sekund, så vi kommer att använda detta värde i detta exempel. Vattenens densitet, eller ρ, är en kilogram per kubikmeter.
Om Reynolds-numret inte anges kan du beräkna det med formeln: Nr = ρ_V_D / µ. Laminärt flöde representeras av ett Reynoldsantal på mindre än 2,320, och turbulent flöde representeras av ett Reynoldsantal på mer än 4 000.
Anslut värdena för var och en av variablerna i Reynolds-talekvationen. Efter att ha anslutit värdena är Reynolds nummer 6,579. Eftersom det är större än 4 000 anses flödet vara turbulent.
Anslut nu värdena till den kritiska hastighetsekvationen, och du bör få: Vcrit = (6,579_0,000000114 meter / sekund-kvadrat) / (0,03 meter_1 kilogram / kubikmeter) = 0,025 meter / sekund.