A velocidade crítica é a velocidade e direção na qual o fluxo de um líquido através de um tubo muda de suave, ou "laminar", para turbulento. O cálculo da velocidade crítica depende de várias variáveis, mas é o número de Reynolds que caracteriza o fluxo do líquido através de um tubo como laminar ou turbulento. O número de Reynolds é uma variável adimensional, o que significa que não possui unidades associadas a ele.
Se você quiser encontrar a velocidade crítica da água que se move através de uma seção de tubo, começaremos usando a fórmula básica para calcular a velocidade crítica: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). Nesta equação, Vcrit representa a velocidade crítica, Nr representa o número de Reynolds, µ (mu) representa o coeficiente de viscosidade (isto é, a resistência ao fluxo) para um determinado líquido, D representa o diâmetro interno do tubo, e ρ (rho) representa a densidade do dado líquido. A variável µ (mu) é medida em metros quadrados por segundo e a densidade do líquido dado é medida em quilogramas por metro quadrado.
Digamos que você tenha uma seção de tubo de dois metros de comprimento com um diâmetro interno de 0,03 metros e deseja saber o velocidade crítica da água passando por essa seção do tubo a uma velocidade de 0,25 metros por segundo, representada por V. Embora µ varie com a temperatura, seu valor típico é 0,00000114 metros quadrados por segundo, portanto, usaremos esse valor neste exemplo. A densidade, ou ρ, da água é um quilograma por metro cúbico.
Se o número de Reynold não for fornecido, você pode calculá-lo usando a fórmula: Nr = ρ_V_D / µ. O fluxo laminar é representado por um número de Reynold menor que 2.320 e o fluxo turbulento é representado por um número de Reynold maior que 4.000.
Insira os valores para cada uma das variáveis da equação numérica de Reynold. Depois de inserir os valores, o número de Reynold é 6.579. Por ser maior que 4.000, o fluxo é considerado turbulento.
Agora insira os valores na equação da velocidade crítica e você deve obter: Vcrit = (6.579_0,000000114 metros / segundo quadrado) / (0,03 metros_1 quilograma / metro cúbico) = 0,025 metros / segundo.