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諾數(shù)分析

閱讀:326發(fā)布時間:2022-1-5

諾數(shù)分析

 

測量管內(nèi)流體流量時往往必須了解其流動狀態(tài)、流速分布等。雷諾數(shù)就是表征流體流動特性的一個重要參數(shù)。

流體流動時的慣性力Fg和粘性力(內(nèi)摩擦力)Fm之比稱為雷諾數(shù)。用符號Re表示。Re是一個無因次量。

式中的動力粘度η用運(yùn)動粘度υ來代替,因η=ρυ,則

式中:

l         υ——流體的平均速度;

l         l——流束的定型尺寸;

l         ρ、η一一在工作狀態(tài);流體的運(yùn)動粘度和動力粘度

l         ρ——被測流體密度;

由上式可知,雷諾數(shù)Re的大小取決于三個參數(shù),即流體的速度、流束的定型尺寸以及工作狀態(tài)下的粘度。

    用圓管傳輸流體,計(jì)算雷諾數(shù)時,定型尺寸一般取管道直徑(D),則

用方形管傳輸流體,管道定型尺寸取當(dāng)量直徑(Dd)。當(dāng)量直徑等于水力半徑的四倍。對于任意截面形狀的管道,其水力半徑等于管道戳面積與周長之比.所以長和寬分別為AB

 
 
 
 

的矩形管道,其當(dāng)量直徑                                     對于任意截面形狀管道

的當(dāng)量直徑,都可按截面積的四倍和截面周長之比計(jì)算,因此,雷諾數(shù)的計(jì)算公式為

    雷諾數(shù)小,意味著流體流動時各質(zhì)點(diǎn)間的粘性力占主要地位,流體各質(zhì)點(diǎn)平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動,呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大,意味著慣性力占主要地位,流體呈紊流流動狀態(tài),一般管道雷諾數(shù)Re2000為層流狀態(tài),Re4000為紊流狀態(tài),Re20004000為過渡狀態(tài)。在不同的流動狀態(tài)下,流體的運(yùn)動規(guī)律.流速的分布等都是不同的,因而管道內(nèi)流體的平均流速υ與流速υmax的比值也是不同的。因此雷諾數(shù)的大小決定了粘性流體的流動特性。下圖表示光滑管道的雷諾數(shù)ReD與速度比V/Vmax的關(guān)系。

光滑管的管道雷諾數(shù)Rep與速度比V/Vmax的關(guān)系

    試驗(yàn)表明,外部條件幾何相似時(幾何相似的管子,流體流過幾何相似的物體等),若它們的雷諾數(shù)相等,則流體流動狀態(tài)也是幾何相似的(流體動力學(xué)相似)。這一相似規(guī)律正是流量測量節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。可見,雷諾數(shù)確切地反映了流體的流動特性是流量測量中常用的參數(shù).

雷諾數(shù)的流量表達(dá)式為:

M——被測介質(zhì)的質(zhì)量流量kgh

Q——被測介質(zhì)的容積流量mh

D——管道內(nèi)徑mm

v——工作狀態(tài)下被測介質(zhì)的動力粘度Pa·S

p——工作狀態(tài)下被測介質(zhì)的運(yùn)動粘度m2/s

式中的常數(shù)值,依式中各參數(shù)的單位不同而異。當(dāng)采用非式中的單位時,常數(shù)值應(yīng)作相應(yīng)的修正。

在使用雷諾數(shù)時,應(yīng)注意其對應(yīng)的定型尺寸。一般在給出的雷諾數(shù)Re的右下角注以角碼,表明對應(yīng)的定型尺寸。在節(jié)流裝置(文丘里流量計(jì)、V錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板)的標(biāo)準(zhǔn)中,對管道直徑D而言的雷諾數(shù)記作ReD,而對節(jié)流元件孔徑d而言的雷諾數(shù)記作Red,兩者的關(guān)系式為ReDβRed,式中的β為分流元件的直徑比,即βd/D,使用時應(yīng)注意。


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