Теоретические основы работы

Существуют три режима движения жидкости – ламинарный, переходный и турбулентный.

При ламинарном режиме частицы жидкости перемещаются по направлению движения без поперечного перемешивания. Это спокойное, упорядоченное течение, при котором отдельные струйки жидкости движутся параллельно друг другу.

Переходный период движения жидкости реализует в себе картину движения как турбулентного у стенок трубы и ламинарного в середине струи жидкости.

При турбулентном режиме частицы жидкости перемещаются по случайным искривленным траекториям, при этом имеют место поперечные пульсации скорости и давления и гораздо большие затраты энергии на перемещение жидкости. Это беспорядочное, хаотическое движение.

Режим движения жидкости в трубопроводе устанавливается расчетным путем по значению безразмерного числа – критерия Рейнольдса (Re):

где V – средняя скорость движения жидкости;

d – диаметр трубопровода;

– коэффициент кинематической вязкости жидкости.

В потоке жидкости при её движении находятся во взаимодействии две силы – сила трения и сила инерции. Локальные (местные) возмущающие факторы – примеси, неровности поверхности и другое, приводят к появлению сил инерции. Вязкость приводит к неравномерной эпюре скоростей и появлению силы трения.Число Re – мера отношения силы инерции к силе трения.

При малых скоростях движения силы инерции невелики, и силы трения гасят возмущения (выравнивают траектории). Движение остается упорядоченным, то есть ламинарным. При увеличении скорости силы инерции растут, а силы трения практически не меняются, струйки распадаются на отдельные вихри, и наступает турбулизация потока. Число Рейнольдса, при котором ламинарное движение сменяется турбулентным, называется критическим (Re_кр). Критическое число Рейнольдса определяется экспериментально и приводится в справочной литературе.

При определении режима движения необходимо вычислить по известным параметрам расчетное число Рейнольдса и далее сравнить его с критическим значением для данного случая.

Если Re < Re _кр– ламинанарный режим движения;

Если Re > Re _кр– турбулентный режим движения.