Vízügyi Közlemények, 1957 (39. évfolyam)

1-2. füzet - II. Szesztay Károly: Az áramlási sebesség számítása. Tervezési segédletek

30 Szesztay Károly A (11) kifejezéssel felírt Reynokls-szám nevezőjében az 17 belső súrlódási tényezőt a nedvesített kerülettel, tehát hossz-méretű mennyiséggel kell szorozni. A hőmozgással kapcsolatos ellenállás (P т?

г) esetében a P - s szorzat terület-dimenziójú. Az и sebességgel szorozva másodpercenkénti térfogatot, majd a g sűrűséggel szorozva másodpercenkénti fékező tömeget kapunk. A (13) képlet méret-elemzésével kimutatható, hogy a kohéziós erőkből származó belső súrlódásra jellemző P • szorzat is másodpercenkénti tömeget fejez ki, amely fizikailag az egyenlőtlen sebességeloszlás folytán másodpercenként egymástól elszakított molekulák számával jellemezhető. A belső súrlódásnak — mint láttuk — két összetevője van : a molekuláris vonzás és a hőmozgás. Gyakorlati szempontból igen lényeges a két tényező nagyságrendi viszonya, mert ettől függ az eredő ellenállásnak a viselkedése is. Gáznemű anyagoknál a molekuláris vonzásból (kohézióból) származó belső súrlódás -— a molekulák viszonylagosan igen nagy távolsága miatt — gyakorlatilag elhanyagolható a hőmozgással kapcsolatos belső súrlódás mellett. Folyadékoknál a molekulák sokszorosan közelebb kerülnek egymáshoz és emiatt a kohéziós erők szerepe a döntő (a molekuláris vonzás a távolság csökkenésével négyzetesen növekszik, ugyanakkor a hőmozgás átlagos szabad úthossza csökken). A hőmérséklet növekedésével a kohéziós erők (175) csökkennek, viszont rj

2 a hőmozgás sebességének növekedése folytán növekszik. Ezzel magyarázható, hogy a hőmérséklet emelkedésekor a folyadékok belső súrlódási ellenállása csökken, a gázoké pedig növekszik. A (11) képlet szerint tehát a Reynolds-szám úgy értelmezhető, mint a keresztszelvényen áthaladó és a mozgásnak ellenszegülő másodpercenkénti tömegek hányadosa. Minél nagyobb a Reynolds-szám, annál jobban előtérbe jut az áramlást létrehozó és fenntartó tényezők (az energiavonal esése és a nedvesített szelvényterület) hatása és annál kevésbé érvényesülnek a belső súrlódással kapcsolatos fékező tényezők (a nedvesített kerület és az áramló közeg nyúlóssága). 2-2. Az ellenállási tényező A Reynolds-szám, mint láttuk, az áramlás jellemző méreteit viszonyítja az áramló közeg egyik leglényegesebb fizikai sajátságához, a nyúlóssághoz. A nyúlósságnak fontos szerepe van a sebességi viszonyok és az áramlási ellenállás alakulásában. A későbbiekben látni fogjuk, hogy az áramlási ellenállásnak más forrásai is vannak, amelyek — bizonyos körülmények között — a nyúlósságból származó belső ellenállásnál sokszorta jelentékenyebbek lehetnek. Az áramlásnak ellenszegülő összes tényező (az eredő ellenállás) hatásának jellemzésére szolgál az ellenállási tényező (À), amelynek négyzetgyöke két sebesség viszonyszámakélt értelmezhető : = JM- (15) и УII4 R A számláló — mint látjuk — az az elméleti sebesség, amelyet a h magasságról leejtett test a nehézségi erő hatására ellenállás nélküli mozgás esetében (légüres térben) érne el. A nevező a ténylegesen kialakuló v áramlási középsebességnek redukált értéke. (A ^Z/ifi redukciós tényező a kétféle sebesség összehasonlíthatóságának két leglényegesebb körülményét foglalja magába : / az az úthossz, amelyen a mozgás a h energiamagasságot felemésztette, 47? az áramlás jellemző keresztmetszeti mérete, körszelvény esetében a csőátmérő.)