1.3. Przepływy laminarne i turbulentne. Rozkłady prędkości przepływu w przewodzie.

Podziału przepływów na laminarne (uwarstwione) i turbulentne (burzliwe) dokonał angielski uczony Osborne Reynolds na podstawie doświadczeń. Obserwował on zachowanie się cienkiej strugi zabarwionej cieczy w szklanej rurze.

Przepływ laminarny (uwarstwiony) - struga utrzymywała się w pierwotnym kształcie przy małych prędkościach. Można wydzielić warstwy cieczy, między którymi nie ma wymiany masy.

Poszczególne cząstki poruszają się po torach o kierunkach wyznaczonych przez ściany przewodu.

Przepływ turbulentny (burzliwy) - intensywne rozmywanie strugi przez otaczające cząstki.

Cząstki oprócz głównego ruchu wzdłuż przewodu wykonują także ruchy poboczne w kierunku poprzecznym. Wskutek nałożenia się ruchu głównego i pobocznego cząstki poruszają się po falistych torach przestrzennych.

O rodzaju przepływu decyduje liczba Reynoldsa:

= ś

Wartość liczby Reynoldsa, przy której następuje zmiana rodzaju przepływu, nazwano

wartością krytyczną liczby Reynoldsa Rekr. Przejście przepływu laminarnego w turbulentny może następować przy większej wartości Re niż odwrotnie. Przejście przepływu turbulentnego w laminarny następuje przy tej samej dolnej liczbie Reynoldsa Re d

kr . Dla przepływu przez długą cylindryczną gładką

rurę o przekroju kołowym wynosi ta wartość około 2200. Przejście przepływu laminarnego w turbulentny następuje dla różnych wartości górnej liczby Reynoldsa. Zależy od: kształtu wlotu do przewodu, zaburzeń mechanicznych płynu, chropowatości ścian itp. Zachowując bardzo staranne warunki przepływu można utrzymać przepływ laminarny przy Re rzędu kilkudziesięciu tysięcy. Jeśli przepływ laminarny utrzymuje się przy Re znacznie przekraczających Re d

kr , to po wystąpieniu

jakiegokolwiek zakłócenia przejście w ruch turbulentny następuje nagle, obejmując całą masę płynącej cieczy. Zwykle za kryterium przejścia ruchu laminarnego w turbulentny przyjmuje się Re d kr ,

gdyż dla Re mniejszych od Re d

kr przepływ turbulentny nigdy nie występuje.

Kształt profilów prędkości przepływu płynu w rurociągu jest różny dla ruchu laminarnego i turbulentnego.

Dla przepływu laminarnego w rurze prostoosiowej profil prędkości przyjmuje kształt paraboli o równaniu:

W praktyce najczęściej występuje przepływ turbulentny. Aby okreścić zależność opisującą profil prędkości przepływu należy rozwiązać równanie Reynoldsa.

(tutaj wkleję rozwiązanie takiego równania, ale nikt się go przecież nie będzie uczył. Dla niezainteresowanych: proszę przejść poniżej kreski)

________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Z powyższego widać, że profil prędkości w rdzeniu turbulentnym jest logarytmiczny. Profil opisany powyższym równaniem nazywany jest uniwersalnym profilem prędkości.

W przybliżeniu rozkład prędkości dla przepływu turbulentnego można wyrazić równaniem:

2.3. Turbiny parowe i turbiny gazowe – rodzaje i konstrukcje turbin, zasada działania, sprawność stopnia

Turbiny parowe i gazowe są to cieplne maszyny przepływowe. Są to silniki, czyli energia przenoszona jest od płynu do wirnika. Pracują na czynnik ściśliwy - gaz.