Die kritische Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit und Richtung, mit der sich der Fluss einer Flüssigkeit durch ein Rohr von glatt oder "laminar" zu turbulent ändert. Die Berechnung der kritischen Geschwindigkeit hängt von mehreren Variablen ab, aber es ist die Reynolds-Zahl, die den Fluss der Flüssigkeit durch ein Rohr entweder als laminar oder turbulent charakterisiert. Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Variable, das heißt, ihr sind keine Einheiten zugeordnet.
Wenn Sie die kritische Geschwindigkeit für Wasser ermitteln möchten, das sich durch einen Rohrabschnitt bewegt, verwenden wir zunächst die grundlegende Formel zur Berechnung der kritischen Geschwindigkeit: Vkrit = (Nr_µ) / (D_ρ). In dieser Gleichung repräsentiert Vcrit die kritische Geschwindigkeit, Nr repräsentiert die Reynolds-Zahl, µ (mu) repräsentiert den Viskositätskoeffizienten (d. h. der Strömungswiderstand) für eine gegebene Flüssigkeit, D steht für den Innendurchmesser des Rohres und ρ (rho) steht für die Dichte der gegebenen Flüssigkeit. Die Variable µ (mu) wird in Quadratmetern pro Sekunde gemessen und die Dichte der gegebenen Flüssigkeit wird in Kilogramm pro Quadratmeter gemessen.
Angenommen, Sie haben ein zwei Meter langes Rohrstück mit einem Innendurchmesser von 0,03 Metern und möchten dies wissen kritische Geschwindigkeit des Wassers, das mit einer Geschwindigkeit von 0,25 Metern pro Sekunde durch diesen Rohrabschnitt strömt, dargestellt von v. Obwohl µ mit der Temperatur variiert, beträgt sein typischer Wert 0,00000114 Quadratmeter pro Sekunde, daher verwenden wir diesen Wert in diesem Beispiel. Die Dichte oder von Wasser beträgt ein Kilogramm pro Kubikmeter.
Wenn die Reynoldsche Zahl nicht angegeben ist, können Sie sie mit der Formel berechnen: Nr = ρ_V_D/µ. Laminare Strömung wird durch eine Reynold-Zahl von weniger als 2.320 dargestellt, und turbulente Strömung wird durch eine Reynold-Zahl von mehr als 4.000 dargestellt.
Setze die Werte für jede der Variablen der Reynold-Zahlengleichung ein. Nach dem Einstecken der Werte ist die Reynolds-Zahl 6.579. Da er größer als 4.000 ist, wird die Strömung als turbulent angesehen.
Setzen Sie nun die Werte in die kritische Geschwindigkeitsgleichung ein und Sie sollten erhalten: Vcrit = (6,579_0,000000114 Meter/Sekunde im Quadrat) / (0,03 Meter_1 Kilogramm/Kubikmeter) = 0,025 Meter/Sekunde