Laminární a Turbulentní Proudění

vlastnosti laminární a turbulentní proudění jsou velmi odlišné. Abychom pochopili, proč je při provozu určitého systému žádoucí turbulentní nebo laminární tok, je třeba pochopit vlastnosti laminárního a turbulentního toku.,

průtokové režimy

veškerý průtok tekutiny je zařazen do jedné ze dvou širokých kategorií nebo režimů. Tyto dva režimy toku jsou laminární tok a turbulentní tok. Režim proudění, ať už laminární nebo turbulentní, je důležitý při konstrukci a provozu jakéhokoli tekutého systému. Množství tření kapaliny, které určuje množství energie potřebné k udržení požadovaného průtoku, závisí na způsobu proudění. To je také důležité při určitých aplikacích, které zahrnují přenos tepla do kapaliny.,

laminární průtok

laminární průtok je také označován jako proudový nebo viskózní. Tyto podmínky jsou popisné toku, protože v laminárním prouděním, (1) vrstvy tekoucí vody jeden přes druhého, při různých rychlostech s prakticky žádné míchání mezi vrstvami, (2) částice tekutiny se pohybují v definitivní a pozorovatelné cesty nebo zjednodušuje, a (3) proudění je charakteristické pro viskózní (husté) tekutiny nebo je jedno, v nichž viskozita tekutiny hraje významnou roli.

turbulentní tok

turbulentní tok je charakterizován nepravidelným pohybem částic tekutiny., Neexistuje žádná určitá frekvence, protože je ve vlnovém pohybu. Částice se pohybují v nepravidelných cestách bez pozorovatelného vzoru a bez určitých vrstev.

profily rychlosti proudění

ne všechny částice tekutiny cestují stejnou rychlostí v potrubí. Tvar křivky rychlosti (profil rychlosti přes danou část potrubí) závisí na tom, zda je průtok laminární nebo turbulentní. Pokud je průtok v potrubí laminární, rozložení rychlosti v průřezu bude mít parabolický tvar, přičemž maximální rychlost ve středu bude asi dvojnásobek průměrné rychlosti v potrubí., V turbulentní proudění, poměrně plochý rychlost distribuce existuje v celé části potrubí, s výsledkem, že celá tekutina proudí v daném jednu hodnotu. Obrázek 5 pomáhá ilustrovat výše uvedené myšlenky. Rychlost kapaliny v kontaktu se stěnou potrubí je v podstatě nulová a zvyšuje se dále od stěny.

Poznámka: z Obrázku 5, že rychlostní profil závisí na stavu povrchu stěny trubky., Hladší stěna má za následek rovnoměrnější profil rychlosti než hrubá stěna potrubí.

Průměr (Bulk) Rychlost.

V mnoha tokové problémy, místo určení přesné rychlosti na různých místech ve stejném toku průřezu, je dostatečná, aby umožnila jedné průměrné rychlosti reprezentovat rychlost všech tekutiny v tomto bodě v potrubí. To je poměrně jednoduché pro turbulentní proudění, protože profil rychlosti je plochý nad většinou průřezu potrubí. Je rozumné předpokládat, že průměrná rychlost je stejná jako rychlost ve středu potrubí.,

Pokud je průtok režim je laminární (rychlostní profil je parabolický), problém stále existuje, že se snaží reprezentovat „průměrná“ rychlost v daném průřezu od průměru hodnota je použita v proudění tekutin rovnice. Technicky se to provádí pomocí integrálního počtu. Prakticky by student měl používat průměrnou hodnotu, která je polovina hodnoty středové čáry.

viskozita

viskozita je tekutinová vlastnost, která měří odpor kapaliny k deformaci v důsledku smykové síly., Viskozita je vnitřní tření tekutiny, která dělá to odolat tekoucí kolem pevného povrchu nebo jiných vrstev tekutiny. Viskozita může být také považována za míru odolnosti kapaliny vůči proudění. Silný olej má vysokou viskozitu; voda má nízkou viskozitu. Jednotka měření pro absolutní viskozita je:

viskozita kapaliny je obvykle značně závislá na teplotě kapaliny a relativně nezávislý na tlaku., U většiny tekutin, jak se teplota tekutiny zvyšuje, viskozita tekutiny klesá. Příklad toho lze vidět v mazacím oleji motorů. Když je motor a jeho mazací olej studený, olej je velmi viskózní nebo tlustý. Po nastartování motoru a zvýšení teploty mazacího oleje se viskozita oleje výrazně snižuje a olej se zdá být mnohem tenčí.

ideální tekutina

ideální tekutina je taková, která je nestlačitelná a nemá viskozitu., Ideální tekutiny ve skutečnosti neexistují, ale někdy je užitečné zvážit, co by se stalo s ideální tekutinou v konkrétním problému průtoku tekutiny, aby se problém zjednodušil.

Reynoldsovo číslo

režim proudění (buď laminární nebo turbulentní) je určen vyhodnocením Reynoldsova čísla toku (viz obrázek 5). Reynoldsovo číslo, založené na studiích Osborna Reynoldse, je bezrozměrné číslo složené z fyzikálních charakteristik toku. Rovnice 3-7 se používá k výpočtu Reynoldsova čísla (NR) pro průtok tekutiny.,

kde:

Pro praktické účely, je-li Reynoldsovo číslo je menší než 2000, proudění je laminární. Pokud je větší než 3500, tok je turbulentní. Toky s čísly Reynolds mezi 2000 a 3500 jsou někdy označovány jako přechodné toky. Většina tekutých systémů v jaderných zařízeních pracuje s turbulentním tokem. Reynoldsova čísla lze pohodlně určit pomocí náladového grafu, jehož příklad je uveden níže. Další podrobnosti o použití náladového grafu jsou uvedeny v následujícím textu.,