A velocidade crítica é a velocidade e a direção na qual o fluxo de um líquido através de um tubo muda de suave, ou "laminar", para turbulento. O cálculo da velocidade crítica depende de múltiplas variáveis, mas é o número de Reynolds que caracteriza o fluxo do líquido através de um tubo como laminar ou turbulento. O número de Reynolds é uma variável adimensional, o que significa que não tem unidades anexadas a ele.
Calculando a velocidade crítica
Se você quiser encontrar a velocidade crítica para a água se movendo através de uma seção de tubo, Começarei usando a fórmula básica para calcular a velocidade crítica: Vcrit = (Nr_µ) /(D_ρ). Nesta equação, Vcrit representa a velocidade crítica, Nr representa o número de Reynolds, µ (mu) representa o coeficiente de viscosidade (isto é, a resistência ao fluxo) para um determinado líquido, D representa o diâmetro interno do tubo e ρ (rho ) representa a densidade do líquido dado. A variável µ (mu) é medida em metros-quadrado por segundo e a densidade do líquido dado é medida em quilogramas por metro quadrado.
Digamos que você tenha uma seção de dois metros de tubo com um interior diâmetro de 0,03 metros, e você quer saber a velocidade crítica da passagem da água através daquela seção do tubo a uma velocidade de 0,25 metros por segundo, representada por V. Embora µ varie com a temperatura, seu valor típico é 0,00000114 metros quadrado por segundo , então vamos usar esse valor neste exemplo. A densidade, ou ρ, da água é um quilograma por metro cúbico.
Se o número do Reynold não for dado, você pode calculá-lo usando a fórmula: Nr = ρ_V_D /µ. O fluxo laminar é representado por um número de Reynolds menor que 2.320, e o fluxo turbulento é representado por um número de Reynolds maior que 4.000.
Conecte os valores para cada uma das variáveis da equação numérica de Reynold. Depois de ligar os valores, o número do Reynold é 6,579. Porque é maior que 4.000, o fluxo é considerado turbulento.
Agora conecte os valores à equação de velocidade crítica, e você deve obter: Vcrit = (6.579_0.000000114 metros /segundo-quadrado) /( 0,03 metros_1 quilograma /metro cúbico) = 0,025 metros /segundo.
