Laminaarinen ja Turbulenttinen Virtaus

ominaisuudet laminaarinen ja turbulenttinen virtaus ovat hyvin erilaisia. Ymmärtää, miksi turbulenttista vai laminaarista virtausta on toivottavaa toiminnassa erityisesti järjestelmä, se on välttämätöntä ymmärtää ominaisuudet laminaarinen ja turbulenttinen virtaus.,

Virtausjärjestelmät

kaikki nestevirtaukset luokitellaan kahteen laajaan kategoriaan tai järjestelmään. Nämä kaksi virtausjärjestelmää ovat laminar flow ja turbulent flow. Virtausjärjestelmä, olipa laminar tai turbulentti, on tärkeä suunnittelussa ja toiminnassa tahansa nestejärjestelmän. Nestekitkan määrä, joka määrittää halutun virtauksen ylläpitämiseksi tarvittavan energian määrän, riippuu virtauksen tilasta. Tämä on tärkeä näkökohta myös tietyissä sovelluksissa, joihin liittyy lämmön siirto nesteeseen.,

Laminaarivirtausta

Laminaarivirtausta kutsutaan myös virtaviivaiseksi tai viskoosivirtaukseksi. Nämä ehdot ovat kuvailevia virtaus, koska laminaarista virtausta, (1) kerroksia vesi virtaa yli toisiinsa eri nopeuksilla käytännössä ilman sekoittumista kerrosten välillä, (2) nesteen hiukkaset liikkuvat konkreettisia ja havaittavissa olevia polkuja tai virtaviivaistaa, ja (3) virtaus on ominaista viskoosi (paksu) nesteen tai on yksi, joka viskositeetti neste on merkittävä osa.

turbulenttista virtausta

turbulenttista virtausta luonnehtii nesteen hiukkasten epäsäännöllinen liike., Tarkkaa taajuutta ei ole, kuten aaltoliikkeessä on. Hiukkaset kulkevat epäsäännöllisillä poluilla, joissa ei ole havaittavaa kuviota eikä selviä kerroksia.

Virtausnopeusprofiilit

kaikki nestehiukkaset eivät kulje samalla nopeudella putken sisällä. Nopeuskäyrän muoto (nopeusprofiili putken missä tahansa osassa) riippuu siitä, onko virtaus laminaarinen vai turbulentti. Jos virtaus putkessa on laminaarista, nopeus, jakelu poikkileikkaus on parabolinen muoto, jossa suurin nopeus keskustaan on noin kaksi kertaa keskimääräinen nopeus putkessa., Vuonna turbulentti virtaus, melko tasainen nopeus jakelu on poikki putken osan, on seurauksena se, että koko neste virtaa tietyllä yksi arvo. Kuva 5 auttaa havainnollistamaan edellä mainittuja ajatuksia. Putken seinämän kanssa kosketuksiin joutuvan nesteen nopeus on olennaisesti nolla ja kasvaa sitä kauemmas seinästä.

Huomautus Kuva 5, että nopeus-profiili riippuu pinnan kunto putken seinämän., Tasaisempi seinä johtaa tasaisempaan nopeusprofiiliin kuin karkea putkiseinä.

Keskiarvo (Bulk) Velocity

monissa nesteen virtaus ongelmia, sen sijaan määritetään tarkka nopeudet eri paikoissa samassa virtauksen poikkileikkaus, se on riittävästi, jotta yhden keskimääräisen nopeuden edustamaan nopeus kaikki neste siinä vaiheessa putkessa. Tämä on melko yksinkertainen turbulenttinen virtaus, koska nopeus profiili on tasainen yli suurin osa putken poikkileikkaus. Se on kohtuullista olettaa, että keskimääräinen nopeus on sama kuin nopeuden keskellä putken.,

Jos virtaus järjestelmä on laminaarista (velocity profile on parabolinen), ongelma on yhä olemassa yrittää edustaa ”keskimääräinen” nopeus tiettynä poikkileikkaus koska keskiarvo on käytetty nesteen virtauksen yhtälöt. Teknisesti tämä tehdään integraalilaskennan avulla. Käytännössä opiskelijan kannattaa käyttää keskiarvoa, joka on puolet keskilinjan arvosta.

Viskositeetti

Viskositeetti on nesteen ominaisuus, joka mittaa vastus nesteen muotoaan, koska leikkausvoima., Viskositeetti on nesteen sisäinen kitka, joka saa sen vastustamaan virtaamista kiinteän pinnan tai muiden nestekerrosten ohi. Viskositeetin voidaan katsoa myös mittaavan nesteen virtauskestävyyttä. Paksulla öljyllä on korkea viskositeetti; vedellä on alhainen viskositeetti. Mittayksikkö absoluuttinen viskositeetti on:

nesteen viskositeettia on yleensä merkittävästi riippuvainen nesteen lämpötila ja suhteellisen riippumaton paine., Useimmille nesteille nesteen lämpötilan kasvaessa nesteen viskositeetti vähenee. Esimerkki tästä näkyy moottoreiden voiteluöljyssä. Kun moottori ja sen voiteluöljy ovat kylmiä, öljy on hyvin viskoosia eli paksua. Kun moottori käynnistetään, ja voiteluöljyn lämpötilan nousu, öljyn viskositeetti pienenee merkittävästi ja öljy näyttää paljon ohuempi.

Ihanteellinen Nesteen

ihanteellinen neste on kokoonpuristumatonta ja on viskositeetti., Ihanteelliset nesteet eivät oikeastaan ole olemassa, mutta joskus on hyödyllistä harkita, mitä tapahtuisi ihanteellinen neste tietyssä nesteen virtaus ongelma yksinkertaistamiseksi ongelma.

Reynolds Numero

flow-järjestelmää (joko laminaarista tai turbulenttista) määritetään arvioimalla Reynoldsin luku virtauksen (katso kuva 5). Osborn Reynoldsin tutkimusten perusteella Reynoldsin luku on mitaton luku, joka koostuu virtauksen fyysisistä ominaisuuksista. Yhtälöä 3-7 käytetään laskettaessa Reynoldsin lukua (nr) nestevirralle.,

missä:

käytännön syistä, jos Reynoldsin luku on alle 2000 virtaus on laminaarista. Jos se on suurempi kuin 3500, virtaus on myrskyisä. Reynoldsin luvuilla vuosina 2000-3500 tapahtuvia virtoja kutsutaan joskus siirtymävirroiksi. Useimmat ydinvoimaloiden nestejärjestelmät toimivat turbulenttisella virtauksella. Reynoldsin numerot voidaan määrittää kätevästi Moody-kaaviolla,josta esimerkki on alla. Lisätietoja Moody-kaavion käytöstä annetaan myöhemmässä tekstissä.,