Użyj liczby Reynoldsa do przepływu rur, aby dowiedzieć się, czy jest to przepływ laminarny lub przepływ turbulentny
wprowadzenie
w przypadku zastosowań przepływu rur często ważne jest, aby móc określić, czy dany stan przepływu jest przepływem laminarnym lub przepływem turbulentnym. Różne równania lub metody analizy często stosują się do warunków przepływu laminarnego i przepływu turbulentnego.
pojęcia przepływu turbulentnego i laminarnego przedstawiono na diagramie w następnej sekcji., Przepływ laminarny (zwany także przepływem streamline lub przepływem lepkim) występuje dla małej liczby Reynoldsa, przy stosunkowo niskiej prędkości przepływu i dużej lepkości charakteryzuje się wszystkimi wektorami prędkości płynu ułożonymi w kierunku przepływu. Z kolei przepływ turbulentny występuje przy dużej liczbie Reynoldsa, przy stosunkowo dużej prędkości przepływu i niskiej lepkości. Ma wektory prędkości punktowej we wszystkich kierunkach, chociaż ogólny przepływ jest w jednym kierunku, wzdłuż osi rury.
praktyczny transport wody lub powietrza w rurze lub innym zamkniętym kanale jest zazwyczaj przepływem turbulentnym., Podobnie, przepływ innych gazów lub cieczy o lepkości podobnej do wody będzie zwykle transportowany w przewodach w warunkach przepływu turbulentnego. Przepływ laminarny jest często obecny przy cieczach o wysokiej lepkości, takich jak oleje smarowe.
Liczba Reynoldsa
typowym kryterium dla tego, czy przepływ rury jest laminarny czy turbulentny, jest wartość liczby Reynoldsa., Liczba Reynoldsa dla przepływu w rurze jest zdefiniowana jako Re = DVp / μ, gdzie D jest średnicą rury, V jest średnią prędkością przepływu w rurze, ρ jest gęstością płynącego płynu, a μ jest lepkością dynamiczną płynącego płynu. Re jest liczbą bezwymiarową. Każdy spójny zbiór jednostek może być użyty dla D, V, ρ i μ i spowoduje, że liczba Reynoldsa będzie bezwymiarowa. Ogólnie przyjęte kryteria dla przepływu laminarnego i przepływu turbulentnego w kategoriach Re są następujące:
Dla Re < 2100, jest to przepływ laminarny.,
Dla Re> 4000, jest to przepływ turbulentny.
Dla 2100< Re< 4000, przepływ jest w regionie przejściowym.
dla przepływu w regionie przejściowym przepływ może być laminarny lub burzliwy, w zależności od charakteru wejścia do rury i chropowatości ścianki rury.
Przewody nieokrągłe-Promień hydrauliczny
przykładowe obliczenia
uwzględniają przepływ 1,2 cfs wody przy 50of przez rurę o średnicy 4″. Jaka jest Liczba Reynoldsa dla tego przepływu?, Przepływ laminarny czy turbulentny?
roztwór: potrzebne są wartości gęstości i lepkości wody przy 50oF. Takie wartości są dostępne w podręcznikach, podręcznikach do mechaniki płynów lub termodynamiki oraz w Internecie.
wartości potrzebne do tego problemu to: ρ = 1,94 s/ft3 i μ = 2,73 x 10-5 lb-s/ft2.
prędkość przepływu, V, można obliczyć z V = Q / A = Q/(nD2 / 4) = 1.2/ = 1.34 ft/sek.
zamieniając wartości Na Re = DVp / μ daje Re = (1/3)(1.34)(1.94)/2.73 x 10-5, lub Re = 3,17 x 104.,
wartość liczby Reynoldsa jest większa niż 4000, więc jest to przepływ turbulentny.
ten post jest częścią serii: obliczenia przepływu rur
obliczenia przepływu rur obejmują użycie liczby Reynoldsa, aby znaleźć, czy przepływ jest laminarny czy turbulentny. Tarcie głowy straty można znaleźć za pomocą równania Darcy ' ego Weisbacha i współczynnika tarcia. Długość wejścia dla przepływu w pełni rozwiniętego można znaleźć dla przepływu turbulentnego i dla przepływu laminarnego.,
- obliczenia przepływu rur 1: Długość wejścia dla w pełni rozwiniętego przepływu
- obliczenia przepływu rur 2: Liczba Reynoldsa i Laminar& przepływ turbulentny
- obliczenia przepływu rur 3: współczynnik tarcia& utrata głowicy ciernej
- Formuły Excel do obliczania natężeń przepływu wody dla różnych rozmiarów rur
- przepływ rur/utrata głowicy/obliczenia współczynnika tarcia za pomocą szablonów arkusza kalkulacyjnego Excel