ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
53
UF d
4
=
э
,
(3.26)
где
F
- площадь поперечного сечения;
U
- его периметр.
Критическое значение числа Re часто принимают равным 2300.
При Rе < Re
кр
наблюдается устойчивый ламинарный режим. При Re
≥
Re
кр
возникает переходный режим, а при Re > 10000 устанавливается устойчивое
турбулентное движение. При переходном режиме справочные данные о
величинах, характеризующих аэродинамические и тепловые процессы, не
надежны, и точность расчетов соответственно снижается.
В некоторых случаях Re
кр
может иметь другие значения. Они зависят от
формы потока, конфигурации входа в трубу, длины начального прямоугольного
прямолинейного участка и др.
При ламинарном движении значение числа Re не влияет на распределение
скоростей
по
сечению.
Теоретические
расчеты,
подтвержденные
экспериментально, показали постоянство отношения средней скорости к
максимальной
5,0
макс
= ωω
. При Rе > Rе
кр
это отношение быстро возрастает и
становится равным
9,08,0
макс
÷ = ωω
.
Число Re выражает меру отношения инерционных сил к вязкостным. Это
можно показать, преобразуя формулу (3.25) следующим образом:
ω
µ
ρ
ω
µ
ρ
ω
ν
ω
2
2 2
Re
d d
d d
=
= =
.
Последнее значение представляет собой отношение сил инерции к
вязкостным, что подтверждает предыдущее определение. Число Re, как это
будет показано в дальнейшем, является одной из наиболее важных величин,
характеризующих условия движения жидкостей и газов, а также тепловые
процессы, протекающие в них.
При движении газов и жидкостей на отдельных участках возникают потери
давления, называемые сопротивлениями. Для газов и несжимаемых жидкостей
основные принципы определения сопротивлений совпадают. Различают
сопротивления гидростатические и сопротивления трению (потери на
поворотах, в сужениях и расширениях, в арматуре и др.). Гидростатические
сопротивления возникают при движении горячих газов на вертикальных
участках. Они подсчитываются по уже известной формуле (3.18).
Потери давления на трение по длине прямолинейного участка равны
разности удельной потенциальной энергии в начальном и конечном сечениях.
Разница эта возникает в результате трения жидкости или газа о стенки канала.
Потери на трение пропорциональны длине участка
l
, скоростному напору
ω
2
d
/2
и обратно пропорциональны диаметру
d
или эквивалентному диаметру
d
э
.
Математически это описывается формулой Дарси:
