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La vitesse critique est la vitesse et la direction auxquelles l'écoulement d'un liquide à travers un tube passe de lisse ou "laminaire" à turbulent. Le calcul de la vitesse critique dépend de multiples variables, mais c'est le nombre de Reynolds qui caractérise l'écoulement du liquide à travers un tube, qu'il soit laminaire ou turbulent. Le nombre de Reynolds est une variable sans dimension, ce qui signifie qu'il n'a pas d'unités attachées.
Calcul de la vitesse critique
Si vous voulez trouver la vitesse critique pour l’eau se déplaçant dans une section de conduite, commencez bien par utiliser la formule de base pour calculer la vitesse critique: Vcrit = (Nr_µ) / (D_ρ). Dans cette équation, Vcrit représente la vitesse critique, Nr représente le nombre de Reynolds, µ (mu) représente le coefficient de viscosité (c'est-à-dire la résistance à l'écoulement) d'un liquide donné, D représente le diamètre intérieur du tuyau et ρ (rho ) représente la densité du liquide donné. La variable µ (mu) est mesurée en mètres carrés par seconde et la densité du liquide donné en kilogrammes par mètre carré.
Supposons que vous avez une section de conduite de deux mètres de long avec un diamètre intérieur de 0,03 mètre et que vous souhaitez connaître la vitesse critique de l’eau traversant cette section de conduite à une vitesse de 0,25 mètre par seconde, représentée par V. Bien que µ varie en fonction de la température. Sa valeur typique est de 0,00000114 mètres carrés par seconde. Nous allons donc utiliser cette valeur dans cet exemple. La densité, ou ρ, de l’eau est d’un kilogramme par mètre cube.
Si le nombre de Reynolds n'est pas donné, vous pouvez le calculer en utilisant la formule: Nr = ρ_V_D / µ. L'écoulement laminaire est représenté par un nombre de Reynolds inférieur à 2 320 et l'écoulement turbulent par un nombre de Reynolds supérieur à 4 000.
Branchez les valeurs pour chacune des variables de l'équation du nombre de Reynolds. Une fois les valeurs branchées, le nombre de Reynolds est 6 579. Comme il est supérieur à 4 000, le débit est considéré comme turbulent.
Insérez maintenant les valeurs dans l’équation de vélocité critique et vous devriez obtenir: Vcrit = (6,579_0,000000114 mètres / seconde carré) / (0,03 mètres_1 kilogramme / mètre cube) = 0,025 mètre / seconde.