Kritisk hastighet är den hastighet och riktning vid vilken flödet av en vätska genom ett rör ändras från slät eller "laminärt" till turbulent. Beräkning av kritisk hastighet beror på flera variabler, men det är Reynolds-talet som karakteriserar flödet av vätskan genom ett rör som antingen laminärt eller turbulent. Reynolds-talet är en dimensionslös variabel, vilket betyder att den inte har några enheter kopplade till den.
Beräkning av kritisk hastighet
Om du ville hitta den kritiska hastigheten för vatten som rör sig genom en sektion av rör, kommer att 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 flödesmotståndet) för en given vätska, D representerar rörets inre diameter och ρ (rho ) representerar densiteten hos den givna vätskan. Μ (mu) -variabeln mäts i meter-kvadrat per sekund och densiteten hos den givna vätskan mäts i kilo per meter-kvadrat.
Säg att du har en två meter lång rörsektion med ett inre diameter på 0,03 meter, och du vill veta den kritiska hastigheten av vatten som passerar genom den sektionen av röret med en hastighet av 0,25 meter per sekund, representerad av V. Även om μ varierar med temperatur är dess typiska värde 0.00000114 meter-kvadrat per sekund , så vi kommer att använda det här värdet i det här exemplet. Tätheten, eller p, av vatten är en kilo per kubikmeter.
Om Reynolds nummer inte anges kan du beräkna det med formeln: Nr = ρ_V_D /μ. Laminärflödet representeras av Reynolds antal mindre än 2 320 och turbulent flöde representeras av ett Reynolds tal överstigande 4 000.
Anslut värdena för var och en av variablerna i Reynolds talekvation. Efter att pluggarna in i värdena är Reynolds nummer 6 579. Eftersom det är större än 4000, anses flödet vara turbulent.
Anslut värdena till den kritiska hastighetsekvationen, och du får: Vcrit = (6,579_0.000000114 meter /andra kvadrat) /( 0,03 meter_1 kg /kubikmeter) = 0,025 meter /sekund.
