Sisu
Kriitiline kiirus on kiirus ja suund, milles vedeliku vool läbi toru muutub sujuvalt ehk "laminaarselt" turbulentseks. Kriitilise kiiruse arvutamine sõltub mitmest muutujast, kuid just Reynoldsi arv iseloomustab vedeliku voolu läbi toru kui laminaarset või turbulentset. Reynoldsi arv on mõõtmeteta muutuja, mis tähendab, et sellel pole ühtegi ühikut ühendatud.
Kriitilise kiiruse arvutamine
Kui soovite leida torusektsiooni kaudu vee liikumisel kriitilise kiiruse, alustage hästi kriitilise kiiruse arvutamise põhivalemist: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). Selles võrrandis tähistab Vcrit kriitilist kiirust, Nr tähistab Reynoldsi arvu, µ (mu) tähistab antud vedeliku viskoossuse koefitsienti (st voolutakistust), D tähistab toru siseläbimõõtu ja ρ (rho ) tähistab antud vedeliku tihedust. Μ (mu) muutujat mõõdetakse ruutmeetrites sekundis ja antud vedeliku tihedust mõõdetakse kilogrammides ruutmeetri kohta.
Oletame, et teil on kahe meetri pikkune torusektsioon siseläbimõõduga 0,03 meetrit ja soovite teada selle torusektsiooni läbiva vee kriitilist kiirust kiirusega 0,25 meetrit sekundis, tähistatud tähega V. Ehkki µ varieerub sõltuvalt temperatuurist, selle tüüpiline väärtus on 0,00000114 meetrit ruut sekundis, seega kasutame seda väärtust selles näites. Vee tihedus ehk ρ on üks kilogramm kuupmeetri kohta.
Kui Reynoldsi arvu ei anta, saate selle arvutada järgmise valemi abil: Nr = ρ_V_D / µ. Laminaari voolu esindab Reynoldsi arv vähem kui 2320 ja turbulentset voolu esindab Reynoldsi arv suurem kui 4000.
Ühendage Reynoldsi arvu võrrandi kõigi muutujate väärtused. Pärast väärtuste ühendamist on Reynoldsi arv 6 579. Kuna see on suurem kui 4000, peetakse vooluhulka turbulentseks.
Nüüd ühendage väärtused kriitilise kiiruse võrrandiga ja peaksite saama: Vcrit = (6,579_0,000000114 meetrit sekundis ruudus) / (0,03 meetrit_1 kilogrammi / kuupmeeter) = 0,025 meetrit sekundis.