Reynoldsovo číslo
Dobrý den,
závisí prosím Reynoldsovo číslo i na materiálu trubice? Někdo mi říkal, že ano, ale ve vzorci to nevidím...
Předem děkuju.
Re = vs.d/v
závisí prosím Reynoldsovo číslo i na materiálu trubice? Někdo mi říkal, že ano, ale ve vzorci to nevidím...
Předem děkuju.
Re = vs.d/v
Odpovědi
Diskuze
stř.hodnota daná rychlostí proudění v průřezu trubky
rychlost proudění při stěně trubky dána drsností povrchu (materiálem trubky)
https://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_number
Pokud protéká tekutina trubkou sice ne úplně pomalu, ale ještě podkriticky, má rychlostní profil takový parabolický průběh, nejvyšší rychlost uprostřed, a k okrajům to klesá k 0. Nenajdeme tam moc výraznou mezní vrstvu, rychlostní gradient je malý a napříč celou trubkou. Pokud průtok narůstá, oblast nejvyšší rychlosti se rozšiřuje, vrchol je plochý a zabírá stále větší plochu průřezu. Z toho vzniká úzká (mezní) vrstva podél stěn, kde je velký rychlostí gradient (u stěny v=0 a o kousek dál už plná rychlost). Protože rychlost snižuje tlak, vznikne u stěn PŘÍČNÝ tlakový gradient, který vyvolá pohyb tekutiny v kolmém směru od stěn doprostřed, což nutně vede k víření tekutiny.
Pokud je drsnost stěny zanedbatelná k průměru trubky (což je u běžných trubek vždy), vyplní se prohlubně stojící kapalinou a při prakticky se to nijak neprojeví. Nezapomeňme, že vždy uvažujeme jakousi vrstvičku ulpělou na povrchu, která se nehýbe.
V první řadě se ale musíme koukat na RČ nikoli jako na výsledek něčeho, co počítáme, ale na podobnostní číslo. Pokud si toto jasně neuvědomujeme, je vážné nebezpečí, že zapřáhneme vůz před koně :).
Pokud nás třeba zajímá, do jaké rychlosti bude proudit v přehradě hrázi k turbíně voda betonovou troubou třeba d=2m laminárně, můžeme to zkoumat na modelu 1:10, ale jen tehdy, pokud dodržíme stejné RČ. Tedy, pokud příslušně změníme volné parametry (rychlost, hustota, viskozita).
Nebo když ofukujeme v aerodynamickém tunelu model letadla, musíme změnit rychlost, tak aby RČ sedělo. Jinak nám ofukování moc neprozradí.
Samozřejmě, že proudění v kruhové trubce s kapalinou je natolik časté zadání, že si kritické RČ můžeme pamatovat a uhlídat si rychlost proudění, aby jsme se drželi níž. Formulaci, že RČ závisí na materiálu trubky bych ale nikdy nepoužil, je to nesprávné.
"For flow in a pipe of diameter D, experimental observations show that for "fully developed" flow, laminar flow occurs when Re_D < 2300 and turbulent flow occurs when Re_D > 2900. [...] The flow in between will begin to transition from laminar to turbulent and then back to laminar at irregular intervals, called intermittent flow. This is due to the different speeds and conditions of the fluid in different areas of the pipe's cross-section, depending on other factors such as >>>__pipe roughness__<<< and flow uniformity." (zvýraznění ode mě)
https://en.wikipedia.org/wiki/Reynolds_number#Laminar%E2%80%93turbulent_transition
Střední rychlost proudění určíme z požadovaného přepravovaného množství (nebo charakteristiky čerpadla a tlakových ztrát) podělením průřezem. Hustotu a viskozitu najdeme pro danou teplotu v tabulkách. Pokud nám z toho vyjde Ra třeba pod 2000, můžeme být v klidu, i když máme na potrubí nějaké drobné nehomogenity, armatuty, průtokoměry apod. Pokud vyjde větší, tak se už konstruktér třeba zamyslí, jak ta potrubní větev vypadá, jestli třeba nepůjde raději do většího průměru trubky. Nebo naopak chceme, aby se nám v trubce míchaly komponenty, tak zvolí průměr tak, aby bylo Ra třeba nad 10000.
Inženýrské řešení vždy hledá nějaký optimální kompromis mezi cenou, hmotností, životností, účinností, spolehlivostí atd. a Ra nám umožňuje (u potrubí) vyhodnotit jeden z parametrů.
Střední rychlost proudění určíme z požadovaného přepravovaného množství (nebo charakteristiky čerpadla a tlakových ztrát) podělením průřezem. Hustotu a viskozitu najdeme pro danou teplotu v tabulkách. Pokud nám z toho vyjde Ra třeba pod 2000, můžeme být v klidu, i když máme na potrubí nějaké drobné nehomogenity, armatuty, průtokoměry apod. Pokud vyjde větší, tak se už konstruktér třeba zamyslí, jak ta potrubní větev vypadá, jestli třeba nepůjde raději do většího průměru trubky. Nebo naopak chceme, aby se nám v trubce míchaly komponenty, tak zvolí průměr tak, aby bylo Ra třeba nad 10000.
Inženýrské řešení vždy hledá nějaký optimální kompromis mezi cenou, hmotností, životností, účinností, spolehlivostí atd. a Ra nám umožňuje (u potrubí) vyhodnotit jeden z parametrů.