Frow číslo, ako sa vypočíta a príklady

On Froce číslo V hydraulici poukazuje na vzťah medzi zotrvačnými silami a gravitačnými silami pre tekutinu. Preto je to spôsob, ako označiť nasledujúci kvocient:

Kde_F Je to notácia pre číslo Froduce, bezrozmernú sumu, na ktorú bolo toto meno dané na počesť hydraulického inžiniera a pozoruhodného britského námorného architekta Williama Froude (1810-1879). Free.

postava 1. Trenie je potrebné na charakterizáciu prietoku vody cez otvorený kanál, napríklad priekopu. Zdroj: Pixabay.

Pri pôsobení vĺn spôsobených loďou pri navigácii alebo prúdu na stĺpe mosta sú prítomné sily zotrvačnosti a gravitácie.

Číslo RubB je obzvlášť dôležité na charakterizáciu prietoku tekutín v otvorenom kanáli. Otvorené potrubie alebo kanál je potrubie, ktorého horný povrch je otvorený atmosfére. Príklady v prírode oplývajú vo forme riek a vodných prúdov.

A v konštrukciách Man -Made, ktoré máme:

-Žľaby a odtoky v uliciach a budovách, ktoré riadia dažďovú vodu.

-Koná za zavlažovanie.

-Skládky a odtoky.

-Chladiace kanály pre priemyselné stroje.

To všetko sú príklady potrubí otvorených pre atmosféru, v ktorej sa musí pri charakterizácii prietoku vždy brať do úvahy číslo trenia.

[TOC]

Výpočet froce

Pomer uvedený na začiatku, medzi silami zotrvačnosti a silami gravitácie, má nasledujúcu formu v závislosti od parametrov tekutín:

Môže vám slúžiť: Fyzická trajektória: Charakteristiky, typy, príklady a cvičenia

 V tejto rovnici ρ predstavuje hustotu tekutiny, v jeho rýchlosti, G Hodnota zrýchlenia gravitácie a L je dôležitý lineárny rozmer systému, ktorý sa analyzuje.

Predchádzajúca rovnica alebo jej druhá druhá koreň je trenie číslo:

V prípade plachtenia lode L je dĺžka vodného potrubia a pre prietok v otvorenom kanáli, l je hĺbka prietoku alebo hydraulická hĺbka.

Froce číslo pre otvorené potrubie

Ako je vysvetlené na začiatku, prietok vody pomocou kanálov otvorených do atmosféry je veľmi častý. V týchto prípadoch sa výpočet treného čísla uskutoční použitím nasledujúceho vzorca:

 Alebo ekvivalentne:

N_F = v /(gy_h) ^½

Kde  a_h Je to hydraulická hĺbka, vložka Je to priemerná rýchlosť toku a g Je to hodnota zrýchlenia gravitácie. Hydraulická hĺbka sa zase vypočíta takto:

a_h = A/t

V tomto vzorci A predstavuje plochu prierezu a t je šírka voľného povrchu tekutiny, ktorá je vystavená atmosfére, v hornej časti kanála alebo potrubia. Platí pre obdĺžnikový kanál alebo dostatočne konštantnú a konštantnú hĺbku.

Je dôležité zdôrazniť skutočnosť, že keďže NF je bez rozmeru, potom produkt Gy_h Musí to byť štvorec rýchlosti. Skutočne sa dá preukázať, že:

c_ani² = gy_h

S c_ani Ako rýchlosť šírenia povrchovej vlny, analogická rýchlosťou zvuku v tekutine. Preto je číslo RubB tiež analogické s číslom Mach, ktoré sa bežne používa na porovnanie rýchlosti lietadiel s rýchlosťou zvuku.

Môže vám slúžiť: Okamžitá rýchlosť: definícia, vzorec, výpočet a cvičenia

Typy toku podľa froce čísla

Tok tekutiny v otvorenom kanáli je klasifikovaný do troch režimov podľa hodnoty n_F:

-Kedy n_F < 1, se tiene un movimiento en régimen lento o subkritický.

-Bez_F = 1 Tok sa volá Kritický tok.

-Nakoniec, ak máte n_F > 1 Pohyb sa vykonáva v rýchlom režime alebo superkritický.

Frow číslo a Reynoldsovo číslo

Číslo Reynolds n_R Je to ďalšie veľmi dôležité bezrozmerné množstvo v analýze toku tekutín, cez ktoré je známa, keď má tekutina správanie laminát A kedy je to turbulentný. Tieto koncepty sú použiteľné na oba toky v uzavretých aj otvorených kanáloch.

Tok je laminárny, keď sa tekutina pohybuje jemne a usporiadaná vo vrstvách, ktoré nie sú zmiešané. Na druhej strane je turbulentný tok charakterizovaný tým, že je chaotický a chaotický.

Jedným zo spôsobov, ako zistiť, či prietok vody je laminárny alebo turbulentný, vstrekuje prúd atramentu. Ak je prietok laminárny, atramentový prúd tečie oddelene od vodného prúdu, ale ak je to turbulentný prietok, atrament sa mieša a rýchlo sa rozptýli vo vode.

Obrázok 2. Laminárny prietok a turbulentný tok. Zdroj: Wikimedia Commons. Seralepova [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]

V tomto zmysle, pri kombinácii účinkov čísla toku s účinkami Reynolds číslo jedna má:

-Podkritický laminárny: N_R < 500 y N_F < 1

-Podkritické turbulentné: n_R > 2000 a n_F < 1

-Superkritický laminár: n_R < 500 y N_F > 1

-Superkritické turbulentné: n_R > 2000 a n_F > 1

Keď sa toky vyskytnú v prechodných oblastiach, je zložitejšie ich charakterizovať kvôli ich nestabilite.

Môže vám slúžiť: konvexné zrkadlo

Vyriešený príklad

Rieka so šírkou 4 m a hĺbka 1 m má tok 3 m³ /s. Určite, či je prietok subkritický alebo superkritický.

Riešenie

Nájsť hodnotu n_F Je potrebné poznať rýchlosť prúdu rieky. Vyhlásenie nám dáva tok, známy tiež ako rýchlosť rýchlosti, ktorý závisí od prierezovej oblasti a rýchlosti prietoku toku. Vypočíta sa takto:

Q = a.vložka

Kde Otázka Je to tok, Do Je to prierezová oblasť a V je rýchlosť. Za predpokladu obdĺžnikovej plochy prierezu:

A = šírka x hĺbka = 4 m x 1 m = 4 m²

Potom rýchlosť V je:

v = q/a = 3 m³ / s / 4 m²= 0.75 m/s

Hydraulická hĺbka v prípade pravouhlého rezu rúrky sa zhoduje s hĺbkou, a preto nahradenie hodnôt v rovnici N_F, s a_h = 1 m a G = 9.8 m/s² Máš:

N_F = v /(gy_h) ^½ = 0.75 m / s / (9.8 m/s² x 1m) ^½ = 0.24

Pretože n_F Je to menej ako 1, tok má subkritické správanie, to znamená pomalého režimu.

Odkazy

1. Cimbala, C. 2006. Mechanika tekutín, základov a aplikácií. MC. Graw Hill.
2. Franzini, J. 1999. Mechanika tekutín s aplikáciou je v inžinierstve. MC. Graw Hill.
3. Mott, r.  2006. Tekutina. 4. Vydanie. Pearson Vzdelanie. 
4. Biela, f. 2004. Tekutina. 5. vydanie. MC Graw Hill. 
5. Wikipedia. Froce číslo. Obnovené z: je.Wikipedia.orgán.