Inhoud
Kritische snelheid is de snelheid en richting waarmee de stroom van een vloeistof door een buis verandert van glad of "laminair" naar turbulent. Het berekenen van de kritische snelheid is afhankelijk van meerdere variabelen, maar het is het Reynolds-getal dat de vloeistofstroom door een buis karakteriseert als laminair of turbulent. Het Reynolds-nummer is een dimensieloze variabele, wat betekent dat er geen eenheden aan zijn gekoppeld.
Kritieke snelheid berekenen
Als u de kritische snelheid wilt vinden voor water dat door een deel van de buis stroomt, begin dan goed met de basisformule voor het berekenen van de kritische snelheid: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). In deze vergelijking staat Vcrit voor kritische snelheid, Nr voor het Reynolds-getal, µ (mu) voor de viscositeitscoëfficiënt (dwz de weerstand tegen stroming) voor een gegeven vloeistof, D voor de binnendiameter van de buis en ρ (rho ) vertegenwoordigt de dichtheid van de gegeven vloeistof. De µ (mu) variabele wordt gemeten in vierkante meters per seconde en de dichtheid van de gegeven vloeistof wordt gemeten in kilogrammen per vierkante meter.
Stel dat u een buisgedeelte van twee meter lang heeft met een binnendiameter van 0,03 meter, en u wilt de kritische snelheid kennen van water dat door dat buisgedeelte stroomt met een snelheid van 0,25 meter per seconde, vertegenwoordigd door V. Hoewel µ varieert met de temperatuur, de typische waarde is 0,00000114 vierkante meter per seconde, dus we zullen deze waarde in dit voorbeeld gebruiken. De dichtheid, of ρ, van water is één kilogram per kubieke meter.
Als het Reynolds-nummer niet wordt gegeven, kunt u het berekenen met behulp van de formule: Nr = ρ_V_D / µ. Laminaire stroming wordt vertegenwoordigd door een Reynolds-getal van minder dan 2.320 en turbulente stroming wordt vertegenwoordigd door een Reynolds-getal groter dan 4.000.
Sluit de waarden aan voor elk van de variabelen van de Reynolds-getalvergelijking. Na het invoeren van de waarden is het Reynolds-nummer 6.579. Omdat het groter is dan 4.000, wordt de stroom als turbulent beschouwd.
Sluit nu de waarden aan op de kritische snelheidsvergelijking, en je zou moeten krijgen: Vcrit = (6.579_0.000000114 meter / seconde-kwadraat) / (0.03 meter_1 kilogram / kubieke meter) = 0.025 meter / seconde.