Rörströmning Flashcards
kapitel 6
Ange den definition av Reynoldstalet som används vid rörströmning. Vad menas med kritiskt Reynoldstal?
Re = (rå)Vd/(my) = V*d/(ny)
För Reynoldstal under det kritiska värdet gäller laminär strömning, över gäller turbulent strömning. För rör är det kritiska värdet ca 2300.
Vad menas med inloppssträcka vid rörströmning? Beskriv vad som händer med hastighetsfältet i inloppssträckan. Vad menas med fullt utbildad rörströmning?
Inloppssträckan är den sträcka innan hastighetsprofilen är fullt utvecklad. En kärna utvecklas till en hastighetsprofil. När hastighetsprofilen är fullt utvecklad har vi fullt utbildad rörströmning.
Ange tre exempel på vad som orsakar trycksförluster i ett rörsystem
- inlopp
- krökar
- ventiler
Visa att delta(p_f) = 2*(tau)_w * deltaL/R, utgående ifrån Bernoullis utvidgade ekvation och impulssatsen.
se R 4
Givet Darcys friktionsfaktor f (se R 5). Teckna friktionsförlusten delta p_f. Vilka parametrar påverkar storleken av f?
se R 5
f påverkas av väggskjuvspänningen, densiteten och viskositeten
Hastighetsprofilen vid fullt utbildad laminär rörströmning kan skrivas som
u = u_max (1 - r^2/R^2)
Visa att medelhastigheten vid fullt utbildad laminär rörströmning är lika med halva maxhastigheten.
se R 6
Skissa en laminär och en turbulent hastighetsprofil vid fullt utbildad rörströmning. Vilken av
profilerna ger högst väggskjuvspänning vid ett givet massflöde? Motivera.
se R 7
Den turbulenta hastighetsprofilen ger högst väggskjuvspänning. Detta beror på att det är fler virvlar och en större del av profilen är nära väggen. (?)
Vid fullt utbildad turbulent rörströmning kan hastighetsprofilen approximeras med sjundedelsregeln,
u = u_max (y/R) ^(1/7)
Varför kan inte denna formel användas direkt för att beräkna väggskjuvspänningen?
Även skjuvspänningen orsakad av turbulensen behöver tas hänsyn till och hastigheten bör tidsmedelvärderas.
Moodydiagrammet är ett ingenjörsmässigt verktyg för att uppskatta tryckförluster i rörsystem. Varför kan inte diagrammet ge pålitliga svar för 2000 < Re < 4000? Hur varierar f med Reynoldstalet i det fullt turbulenta området? Vilken noggrannhet kan man anta att Moodydiagrammet har?
Reynoldstal 2000-4000 är den kritiska zonen, övergången från laminärt till turbulent där man inte vet säkert hur flödet beter sig.
i det fullt turbulenta området gäller (se R 9)
Moodydiagrammet har noggrannhet +/- 15%
Definiera hydraulisk diameter och förklara hur den används vid laminär respektive turbulent rörströmning.
D_h = 4 * A / (wetted perimeter)
Den hydrauliska diametern används för att kunna räkna på icke-cirkulära rör som om de vore cirkulära, t.ex jämföra Reynoldstal.
Definiera engångsförlustkoefficienten K .
K = delta(p) / ( (1/2) * rå * V^2 )
Förklara hur man mäter hastigheten med ett Prandtlrör (“Pitot-Static Tube”) samt härled den ekvation du behöver använda för att bestämma hastigheten.
Det är ett rör i flödets riktning som mäter hastighet genom tryckskillnad. Det har hål på sidorna för att mäta det statiska trycket, p_s, i flödet och ett hål längst fram för att mäta stagnationstrycket, p_0, där flödet står stilla. Med en transducer mäts skillnaden i tryck.
Bernoullis ekvation för inkompressibelt flöde med höjdskillnaden försummad ger ett uttryck för hastigheten.
Beskriv hur det går till att mäta hastighet med en venturimeter samt härled den ekvation du behöver
använda för att bestämma hastigheten.
Venturimetern mäter hastigheten hos strömmar med Reynoldstal inom ett smalt intervall. Discharge coefficient C_D och tryckändring mäts. Med hjälp av kontinuitetsekvationen och Bernoulli kan flödet och därigenom hastigheten beräknas.
