Визначення режиму течії рідини

При розрахунках технологічних процесів, пов'язаних з течією газів і рідин, необхідно враховувати характер руху потоків. Якщо рідина буде рухатись у прозорому трубопроводі, то змінюючи її швидкість, можна встановити існування двох режимів течії: ламінарного та турбулентного.

Звичайно, за малих швидкостей руху потоку елементарні струминки рухаються паралельно, наче б то ковзаючи один відносно одного, не перемішуючись. Така течія називається ламінарною. За великих швидкостей спостерігається поперечне перемішування струминок рідини за рахунок утворення вихорів. Цей вид течії називається турбулентним.

Досліди показали, що характер руху рідини залежить від швидкості потоку, його геометричних розмірів, в'язкості і густини рідини. Вплив перелічених фізичних параметрів потоку на характер руху визначається значенням критерію Рейнольдса.

,

де  ‑ середня швидкість потоку, м/с; d_в ‑ внутрішній діаметр труби, м;

ρ ‑ густина рідини, кг/м³; m ‑ коефіцієнт динамічної в'язкості, Н×с/м²;

ν ‑ коефіцієнт кінематичної в'язкості, м²/с.

Критерій Рейнольдса характеризує співвідношення сил інерції, виражених через швидкість  і розміри потоку d, і сил внутрішнього тертя, виражених через в'язкість потоку ν.

Встановлено, що для ламінарного режиму числове значення критерію Рейнольдса завжди менше, а для турбулентного режиму ‑ завжди більше деякого критичного значення. Наприклад, для прямих труб критичне значення критерію Рейнольдса Re_кр = 2320. Наведене значення критичного числа є, до певної міри, умовною величиною, так як важко знайти різкий перехід від ламінарного режиму до турбулентного. За числового значення критерію Рейнольдса Re < 2320 режим руху буде ламінарний, якщо Re = 2320 ¸ 10000, то режим перехідний, тобто в потоці спостерігається наявність як ламінарного, так і турбулентного режимів. Якщо Re > 10000, то режим течії буде стійким турбулентним.