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

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

式中的動力粘度η用運動粘度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;流體的運動粘度和動力粘度

l         ρ——被測流體密度;

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

    用圓管傳輸流體,計算雷諾數時,定型尺寸一般取管道直徑(D),則

用方形管傳輸流體,管道定型尺寸取當量直徑(Dd)。當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,其當量直徑                                     對于任意截面形狀管道

的當量直徑,都可按截面積的四倍和截面周長之比計算,因此,雷諾數的計算公式為

    雷諾數小,意味著流體流動時各質點間的粘性力占主要地位,流體各質點平行于管路內壁有規則地流動,呈層流流動狀態。雷諾數大,意味著慣性力占主要地位,流體呈紊流流動狀態,一般管道雷諾數Re2000為層流狀態,Re4000為紊流狀態,Re20004000為過渡狀態。在不同的流動狀態下,流體的運動規律.流速的分布等都是不同的,因而管道內流體的平均流速υ與最大流速υmax的比值也是不同的。因此雷諾數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ReD與速度比V/Vmax的關系。

光滑管的管道雷諾數Rep與速度比V/Vmax的關系

    試驗表明,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),若它們的雷諾數相等,則流體流動狀態也是幾何相似的(流體動力學相似)。這一相似規律正是流量測量節流裝置標準化的基礎。可見,雷諾數確切地反映了流體的流動特性是流量測量中常用的參數.

雷諾數的流量表達式為:

M——被測介質的質量流量kgh

Q——被測介質的容積流量mh

D——管道內徑mm

v——工作狀態下被測介質的動力粘度Pa·S

p——工作狀態下被測介質的運動粘度m2/s

式中的常數值,依式中各參數的單位不同而異。當采用非式中指定的單位時,常數值應作相應的修正。

在使用雷諾數時,應注意其對應的定型尺寸。一般在給出的雷諾數Re的右下角注以角碼,表明對應的定型尺寸。在節流裝置的標準中,對管道直徑D而言的雷諾數記作ReD,而對節流元件孔徑d而言的雷諾數記作Red,兩者的關系式為ReDβRed,式中的β為分流元件的直徑比,即βd/D,使用時應注意。


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