Przepływ w kanale zamkniętym
Przepływ w kanale zamkniętym to część hydrauliki i mechaniki płynów i jest rodzajem przepływu cieczy w zamkniętym kanale (kanał w znaczeniu rurociągu zamkniętego). Drugim rodzajem przepływu cieczy jest przepływ w kanale otwartym. Te dwa rodzaje przepływu jakkolwiek podobne pod wieloma względami, różnią się jednak istotnym szczegółem. Przepływ w kanale zamkniętym nie posiada powierzchni swobodnej, która ma miejsce w drugim przypadku. Na ciecz przepływającą w zamkniętym przestrzeni nie działa bezpośrednie ciśnienie atmosferyczne, sama ciecz wywiera jednak ciśnienie hydrauliczne na ściany kanału, (przewodu lub rury).
Nie każdy ruch cieczy w pozornie zamkniętym przewodzie podlega prawom przepływu cieczy w kanale zamkniętym. Rury spustowe (nie mylić z rynną) w swojej konstrukcji są przewodem zamkniętym, zazwyczaj jednak zachowują powierzchnię swobodną i dlatego uważa się je za otwarte kanały. Wyjątkiem jest sytuacja, gdy kanalizacja burzowa wypełniona jest w 100%, w takim przypadku może być traktowana czasowo jak przestrzeń zamknięta, samo zjawisko nazywa się zaś uderzeniem hydraulicznym lub falą ciśnienia[1].
Energia przepływu rury jest wyrażona jako wysokość ciśnienia i jest określona przez równanie Bernoulliego. W celu ukazania wysokości piezometrycznej wzdłuż przepływu cieczy w rurze, na schematach często przedstawia się gradient hydrauliczny. Przepływ cieczy w kanale zamkniętym podlega stratom wskutek tarcia, co określa równanie Darcy’ego-Weisbacha.
Stany przepływu[edytuj | edytuj kod]
Zachowanie strumienia cieczy w rurze jest regulowane głównie przez działanie siły ciężkości i lepkości w stosunku do sił bezwładności przepływu. W zależności od stosunku sił bezwładności do sił lepkości, reprezentowanych przez liczbę Reynoldsa, przepływ może być laminarny lub turbulentny. Jeśli wartość liczby Reynoldsa wynosi poniżej krytycznej wartości około 2040[2] przepływ rury będzie w efekcie laminarny, powyżej tej wartości może zmienić się w przepływ burzliwy. Ponadto, przejście z przepływu laminarnego w turbulentny może być wrażliwe na niedoskonałości i zakłócenia poziomu.
Przepływ przez rury można z grubsza podzielić na dwie części:
- Przepływ laminarny - zobacz Prawo Hagena-Poiseuille'a
- Przepływ burzliwy (zwany ruchem turbulentnym)
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ Barbara Kaczmarek Sp.J.: Instrukcja projektowania i montażu systemów ciśnieniowych z poli (chlorku winylu) pcv-u do przesyłania wody. [dostęp 2015-04-12]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-04-12)]. (pol.).
- ↑ K. Avila i inni, The Onset of Turbulence in Pipe Flow, „Science”, 6039, 333, 2011, s. 192–196, DOI: 10.1126/science.1203223, Bibcode: 2011Sci...333..192A [dostęp 2015-04-11] (ang.).