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什么是閥門雷諾數(shù)
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3.3.2雷諾數(shù)
之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現(xiàn)在介紹什么是閥門雷諾數(shù)根據(jù)上面雷諾實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，初看起來(lái)，似乎利用臨界速度作為判別層流或紊（湍）流的準(zhǔn)則是非常簡(jiǎn)單的，但是這種簡(jiǎn)單的判別準(zhǔn)則在實(shí)用上好處不大，因?yàn)榕R界速度本身并不是一個(gè)獨(dú)立不變的量，它是與流體的性質(zhì)以及流過(guò)斷面的幾何形狀等因素有關(guān)的。對(duì)于不同的流體或者不同大小的管道就會(huì)有不同的臨界速度。如果月臨界速度來(lái)作為判別流態(tài)的準(zhǔn)則，那么對(duì)每一具體流動(dòng)都需要用實(shí)驗(yàn)的辦法來(lái)確定其臨界速度。很顯然，這樣做不僅麻煩而且常常是很困難的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果：臨界速度主要與流體的黏性以及流過(guò)斷的幾何形狀有關(guān)．它與流體的運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)v成正比，即：
（v的單位為cm。s）
這一點(diǎn)是不難理解的，如果流體黏性大，當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，其摩擦阻力也大，因此流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)更加混亂，也就是說(shuō)它的臨界速度要增大，此外，對(duì)于幾何形狀相似的過(guò)流斷面而言，臨界速度與過(guò)流斷面的大小成反比，對(duì)于圓形管道，即可以表示為：
u．。：l／d
式中d為管道內(nèi)徑，這也是不難理解的，因?yàn)楣鼙诳偸且拗屏黧w混亂運(yùn)動(dòng)的自由的。當(dāng)流過(guò)斷面越大，這種限制作用就越小，因而流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)也就更容易混亂．也即流動(dòng)的臨界速度減小了。
如果把影響臨界速度的兩個(gè)主要因素綜合起來(lái)，可以表示為：
v，ce r)/d
在上式中引進(jìn)一個(gè)比例常數(shù)R¨建立等式，則得：
v一Re。.d
式中。／d的因次為[L。／(T／L)]一[L 7?。阂唬洪L(zhǎng)度時(shí)間：．它與速度具有相同的因次，由此可見(jiàn)，上式中的R。。應(yīng)該是一個(gè)無(wú)因次的比例系數(shù)．稱它為雷諾數(shù)．這個(gè)關(guān)系式的正確性是*被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)了的。雷諾數(shù)（Reynolds number）一種可用來(lái)表征流體流動(dòng)情況的無(wú)量綱數(shù)。Re=ρvd/μ，其中v、ρ、μ分別為流體的流速、密度與黏性系數(shù)，d為一特征長(zhǎng)度。例如流體流過(guò)圓形管道，則d為管道的當(dāng)量直徑。利用雷諾數(shù)可區(qū)分流體的流動(dòng)是層流或湍流，也可用來(lái)確定物體在流體中流動(dòng)所受到的阻力測(cè)量管內(nèi)流體流量時(shí)往往必須了解其流動(dòng)狀態(tài)、流速分布等。雷諾數(shù)就是表征流體流動(dòng)特性的一個(gè)重要參數(shù)。流體流動(dòng)時(shí)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(hào)Re表示。Re是一個(gè)無(wú)因次量。式中的動(dòng)力粘度η用運(yùn)動(dòng)粘度υ來(lái)代替，因η＝ρυ，則
什么是閥門雷諾數(shù)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(dòng)粘度和動(dòng)力粘度
l ρ——被測(cè)流體密度；
由上式可知，雷諾數(shù)Re的大小取決于三個(gè)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(shí)，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(duì)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(zhǎng)之比．所以長(zhǎng)和寬分別為A和B的矩形管道，其當(dāng)量直徑對(duì)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(zhǎng)比計(jì)算，因此，雷諾數(shù)的計(jì)算公式為
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥 雷諾數(shù)小，意味著流體流動(dòng)時(shí)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(dòng)，呈層流流動(dòng)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(dòng)狀態(tài)，一般管道雷諾數(shù)Re＜2000為層流狀態(tài)，Re＞4000為紊流狀態(tài)，Re＝2000～4000為過(guò)渡狀態(tài)。在不同的流動(dòng)狀態(tài)下，流體的運(yùn)動(dòng)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zui大流速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(dòng)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。
同理
J. = Re。v／d
也可以將管中的任一平均流速v寫成相似的表達(dá)式：
u—Rev/d
在非圓管中，d代表水力直徑。
由于。和d值對(duì)子每一具體流體而言是一個(gè)固定值，因此，根據(jù)上面的關(guān)系式，對(duì)于這*動(dòng)的每一平均速度都相應(yīng)于一個(gè)無(wú)因次的雷諾數(shù)。
Re= vdi (3-00)
對(duì)應(yīng)于下臨界速度有一個(gè)相應(yīng)的下臨界雷諾數(shù)
Re., -p，d／v ( 3-51)
對(duì)應(yīng)于上臨界速度有一個(gè)相應(yīng)的上臨界雷諾數(shù)
Rel=v．div (3-02)
由上面這三個(gè)關(guān)系式，可以清楚的看出，對(duì)于流動(dòng)平均流速v，與其臨界速度¨及V'c之間的比較，可以*用相應(yīng)于這些速度的雷諾數(shù)之間的比較來(lái)代替，而且特別有意義的是，由于雷諾數(shù)是綜合地概括了影響流體流動(dòng)狀態(tài)的各種因素。因此，對(duì)于流過(guò)斷面幾何相似的流動(dòng)而言，不管過(guò)流斷面的尺寸大小如何，也不管液體的性質(zhì)如何．在實(shí)用上可以認(rèn)為其臨界雷諾數(shù)Re及R。。值始終保持為一個(gè)常數(shù)。因?yàn)楫?dāng)管徑d增大，其比必然減小，因而在R%表達(dá)式的分子中．一項(xiàng)增大．另一項(xiàng)減?。詫?duì)Re。的值影響不大；另外，當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)。增大，則比也增大，在Re.的表達(dá)式中．分子、分母同時(shí)增大，所以對(duì)Re,的值也不會(huì)影響。
根據(jù)前面的討論，既然流體平均速度與臨界速度之間的比較．可以用相應(yīng)于這些速度的雷諾之間的比較來(lái)代替．而且．對(duì)于過(guò)流斷面幾何相似的流動(dòng)而言．其臨界雷諾數(shù)都是不變的，因此就沒(méi)有必要根據(jù)前面所討論的那樣．利用速度與臨界速度之間的比較來(lái)判斷流體流動(dòng)的狀態(tài)．而且可以代之以根據(jù)相應(yīng)于這些速度的雷諾數(shù)之問(wèn)的比較來(lái)判斷流動(dòng)的狀態(tài)，也即臨界雷諾數(shù)成為判別流態(tài)的準(zhǔn)則．即：
當(dāng)Re<Re。定為層淹流動(dòng)
Re>Re。定為紊（湍'流流動(dòng)
R。<R。<R。，對(duì)．層瀛與紊（湍）流兩種狀態(tài)都有可能，但都不穩(wěn)定，稱為過(guò)渡狀態(tài)，根
據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果．對(duì)于圓管中昀液流
R‘一v。diV≈2 000
Rel=z.cd,;p～8 000（大致的平均數(shù)）
對(duì)于無(wú)壓流動(dòng)：
Re．一刖，Rp-300(R為水力半徑)
Re.='zJ,RiV≈l 000～1 200
應(yīng)該注意對(duì)于圓管中的有壓流動(dòng)，其上臨界雷諾數(shù)值是*不固定的。它往往取決于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況，同時(shí)，在實(shí)際計(jì)算中，Re。也沒(méi)有多大意義，在兩種流態(tài)都可能存在的情況下，一般都應(yīng)該按紊（湍）流來(lái)進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)槲桑ㄍ模┝鲿r(shí)的阻力較層流大，按紊（湍）流計(jì)算偏于安全．因此，在實(shí)際計(jì)算中應(yīng)把下臨界雷諾數(shù)作為層流與紊（流）的分界點(diǎn)，而把過(guò)渡區(qū)當(dāng)作紊（湍）流情況來(lái)處理。即：當(dāng)Re<Re.按層流計(jì)算；Re> Re.按紊（湍）流計(jì)算。
zui后補(bǔ)充說(shuō)明一點(diǎn)，前面是以圓管為對(duì)象進(jìn)行討論的，其斷面的大小是用直徑d來(lái)加以表示，實(shí)際上，上面所得出的結(jié)論對(duì)于過(guò)流斷面為任一形狀的均勻液流來(lái)講都是適用的。同時(shí)對(duì)于斷面為任意形狀的液流，其雷諾數(shù)的一般形式為：
Re= z-L，v (3-53)
式(3-53)與圓管的雷諾數(shù)公式基本相同．式中L為表征過(guò)流斷面大小的任意線性長(zhǎng)度。很顯然，如果選用不同的線性長(zhǎng)度L．那么相應(yīng)于同一平均速度的雷諾數(shù)值也將是不同的。但是，必須注意的是．如果用兩個(gè)相比較的雷諾數(shù)的計(jì)算公式中．一定要選用同一個(gè)線。眭長(zhǎng)度/-（例如：要么都用水力半徑R．要么都用濕周x）：因此，在應(yīng)用雷諾數(shù)時(shí)，經(jīng)常要指明所選用的線性長(zhǎng)度。為此．或者是完整的寫出雷諾數(shù)的公式，或者在雷諾數(shù)的符號(hào)旁邊加上附標(biāo)．指明所選用的線性長(zhǎng)度，例如R‰、R。n等。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有角式平衡型截止閥設(shè)計(jì)說(shuō)明
