Obsah
Kritická rýchlosť je rýchlosť a smer, ktorým sa tok kvapaliny trubicou mení z hladkého alebo „laminárneho“ na turbulentný. Výpočet kritickej rýchlosti závisí od viacerých premenných, ale je to Reynoldsovo číslo, ktoré charakterizuje tok kvapaliny trubicou ako laminárny alebo turbulentný. Reynoldsovo číslo je bezrozmerná premenná, čo znamená, že k nej nie sú pripojené žiadne jednotky.
Výpočet kritickej rýchlosti
Ak ste chceli nájsť kritickú rýchlosť pre vodu pohybujúcu sa cez časť potrubia, začnite dobre pomocou základného vzorca pre výpočet kritickej rýchlosti: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). V tejto rovnici Vcrit predstavuje kritickú rýchlosť, Nr predstavuje Reynoldsovo číslo, µ (mu) predstavuje koeficient viskozity (tj odpor proti toku) pre danú tekutinu, D predstavuje vnútorný priemer potrubia a ρ (rho ) predstavuje hustotu danej kvapaliny. Premenná u (mu) sa meria v metroch štvorcových za sekundu a hustota danej kvapaliny sa meria v kilogramoch na meter štvorcový.
Povedzme, že máte dvojmetrovú časť potrubia s vnútorným priemerom 0,03 metra a chcete poznať kritickú rýchlosť vody, ktorá prechádza touto časťou potrubia rýchlosťou 0,25 metra za sekundu, reprezentovanou V. Hoci µ mení sa s teplotou, jej typická hodnota je 0,00000114 metrov štvorcových za sekundu, takže túto hodnotu použijeme v tomto príklade. Hustota alebo ρ vody je jeden kilogram na meter kubický.
Ak Reynoldsovo číslo nie je uvedené, môžete ho vypočítať pomocou vzorca: Nr = ρ_V_D / µ. Laminárny tok je reprezentovaný Reynoldsovým číslom menším ako 2 320 a turbulentný tok je reprezentovaný Reynoldsovým číslom vyšším ako 4 000.
Pripojte hodnoty pre každú z premenných rovnice Reynoldsových čísel. Po pripojení hodnôt je Reynoldsovo číslo 6 579. Pretože je väčší ako 4 000, tok sa považuje za turbulentný.
Teraz pripojte hodnoty k rovnici kritickej rýchlosti a mali by ste získať: Vcrit = (6 579_0,000000114 metrov / sekundu na druhú mocninu) / (0,03 metrov_1 kilogram / meter kubický) = 0,025 metrov / sekundu.