2. Основні параметри потоку рідини

Об’ємна витрата рідини V – це об’єм рідини, що проходить за одиницю часу через поперечний переріз каналу, м³/с (м³/год).

Масова витрата рідини G – це маса рідини, що проходить за одиницю часу через поперечний переріз каналу, кг/с (кг/год.).

Об'ємна і масова витрати пов’язані співвідношенням G=V.

Швидкість рідини W

- це шлях, який проходить частинка рідини за одиницю часу, м/к;

- це об’єм рідини, що проходить за одиницю часу через площі поперечного перерізу каналу, м³/(м²с).

Розрізняють істинну швидкість рідини в даній точці потоку Wі і середню швидкість рідини в даному поперечному перерізі потоку W.

S 0 Wicт

Хай V – об’єм рідини, що проходить за 1 сек. Через поперечний переріз площею S. Тоді -істинна швидкість рідини в точці 0.

Об’єм рідини, що проходить за 1 сек. Через поперечний переріз каналу S, становить . Розділивши це рівняння на S, маємо

V=WS

=W - середня швидкість в даному поперечному перерізі потоку.

Звідси - рівняння об’ємної витрати рідини а трубопроводі (апараті), м³/с, а V = ρws, тобто - рівняння масової витрати рідини, кг/с.

G=ρWS

Поперечний розмір потоку

Для циліндричного потоку поперечний розмір характеризується його діаметром D.

Розмір перерізу довільної форми характеризується еквівалентним діаметром .

Хай S – площа поперечного перерізу потоку рідини, м2; П – змочений периметр потоку, тобто довжина межі між рідиною і стінками каналу, м.

Еквівалентний діаметр цього потоку рідини становить

Для циліндричного потоку рідини діаметром d

Таким чином, еквівалентний діаметр потоку рідини довільної форми дорівнює діаметру циліндричного потоку, для якого відношення площі поперечного перерізу до змоченого периметру потоку має таке є значення, як і для даного потоку довільної форми.

3. Режими руху рідини

В залежності від властивостей рідини, форми і розмірів каналу структура потоків може бути різною. Відомі два режими руху рідини – ламінарний і турбулентний.

При ламінарному режимі частинки рідини рухаються по паралельнім троекторіям, тобто паралельними шарами, які не змішуються один з одним.

_______________________ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - _______________________

laminaire – плоский, пластинчатий, шаруватий

При турбулентному режимі в потоці рідини створюються турбулентні вихори, які хаотично переміщаються у всіх напрямках з перемінною швидкістю.

_______________________ _______________________

Завдяки хаотичному руху турбулентних вихорів (макрочастинок) відбувається інтенсивне переміщування рідини в потоці.

На створення вихорів витрачається енергія, яка перетворюється в тепло і розсіюється. Тому при турбулентному режимі затрата енергії на переміщення рідини в трубопроводі більша, ніж при ламінарному режимі.

Цьому важливо уміти прогнозувати режим руху рідини в апараті, який проектується.

Експериментальним шляхом Фейнольдс з’ясував, що режим руху рідини залежить від її властивостей (в’язкість, густина), швидкості руху і діаметру трубопроводу.

Ці величини складають безрозмірний комплекс

, який однозначно визначає режим руху рідини. Цей комплекс величин назвали критерієм Фейнольдса

.

Фейнольдс з'ясував, що при русі рідини в прямій гладенькій трубі круглого перерізу ламінарний режим має місце при значеннях Re 2320, а турбулентний режим – при значеннях Re 10000.

ламінарний режим перехідний режим турбулентний режим

Re

0 2320 10000

При наявності в трубопроводі поворотів, нерівностей і інших збурговань потоку критичні значення критерія Re зменшуються.

При русі рідини в каналах не круглого перерізу характерним розміром, що входить в безрозмірний комплекс Re є еквівалентний діаметр.