Reynold ‘ s tal er et dimensionsløst lighed parameter til at beskrive en forceret flow, fx om det er en alminar eller turbulent flow. Lær mere om det i denne artikel.

Denne artikel giver svar på følgende spørgsmål, blandt andet:

• hvad er strømliner?
• hvad er en laminar eller turbulent strømning?
• hvad er betydningen af Reynolds-nummeret i praksis?
• hvorfra Reynolds nummer kan en turbulent strøm antages?
• i hvilke tilfælde kan turbulente strømme være fordelagtige?,

Laminar og turbulent Flo.

definitionen af viskositet indebærer, at væskens bevægelse kan opdeles i individuelle lag, der skifter mod hinanden. En sådan lagdelt strømning kaldes også laminær strømning. Hvis man forestiller sig i tankeløse masseløse partikler, at man indfører en sådan strøm, så ville disse bevæge sig langs lige stier med strømmen. Disse imaginære strømningsveje kaldes også strømliner.

strømliner er imaginære strømningsveje, hvorpå masseløse partikler ville bevæge sig i en væske!,

Ved høje strømningshastigheder forekommer der imidlertid turbulens i væsker, så laminær strømning ikke længere forekommer. I dette tilfælde taler man om en turbulent strømning. Den turbulente strømning er forårsaget af forstyrrelser i den velordnede strømning, som altid er til stede. Imidlertid kan disse forstyrrelser kompenseres i en vis grad af en relativt stærk indre sammenhæng i væsken, så strømmen forbliver laminær.,

Ved høje flow-hastigheder, men den inerti styrker af den væske, partikler er så stor, at forstyrrelser kan ikke længere blive kompenseret for ved den samhørighed kræfter. Crossflo .s dannes, som forstyrrer hovedstrømmen og dermed fører til dannelse af hvirvler. Strømningshastigheden, ved hvilken sådanne hvirvler eller turbulenser genereres, bestemmes af den kinematiske viskositet., En høj kinematisk viskositet betyder trods alt en relativt stærk indre samhørighed af væsken, som er i stand til at kompensere for forstyrrelser.

Reynolds nummer

Flo .typen (dvs.om den er laminær eller turbulent) bestemmes således af forholdet mellem inerti og viskositet af væsken. Dette forhold udtrykkes af det såkaldte Reynolds nummer \(Re\). Det bestemmes af væskens (gennemsnitlige) strømningshastighed \(V\) og den kinematiske viskositet \(\nu\). På den anden side bestemmes Reynolds-tallet af strømningens rumlige dimension., I tilfælde af et rør er dette rørdiameteren \(d\). I denne sammenhæng taler man generelt om den såkaldte karakteristiske længde.

Da kinematiske viskositet er relateret til dynamisk viskositet ved massefylde, Reynold ‘ s tal kan også komme til udtryk i form af dynamisk viskositet \(\eta\):

\begin{align}
&\boxed{Re:= \frac{v \cdot d}{\nu} = \frac{v \cdot d \cdot \rho}{\eta} } ~~~\text{Reynolds tal} ~~~~~ =1 \\
\end{align}

Reynold ‘ s tal er et dimensionsløst lighed parameter til at beskrive flow processer for tvunget strømme., Kun hvis Reynolds-tallene er identiske, opnås fysisk lignende strømningsprocesser uanset systemets størrelse.

Reynolds-nummeret er meget vigtigt for alle slags strømme. I den kemiske industri pumpes for eksempel gasformige og flydende stoffer meget ofte gennem rørledninger. Men før kemiske anlæg bygges på en reel skala, testes de først eller undersøges i mindre skala (f.eks. i et laboratorium eller pilotanlæg). For at opnå den samme eller “lignende” Flo .adfærd som senere i den virkelige skala, Reynolds-nummeret skal være det samme på alle skalaer., Reynolds-tallet bestemmes derfor i lille skala og anvendes derefter til den reelle skala.

Reynolds-nummeret er også meget vigtigt ved modeltest i vindtunneler eller vandkanaler. Også her gælder følgende: kun hvis Reynolds-numrene i modeleksperimentet svarer til de rigtige Reynolds-numre, kan der opnås gyldige resultater i modeleksperimentet, der kan overføres til virkeligheden., I tilfælde af objekter omkring hvilke flow opstår, den karakteristiske længde \(V\) til beregning af Reynolds tal svarer til længden af objektet i retning af flow:

\begin{align}
&\boxed{Re= \frac{v \cdot L}{\nu} = \frac{v \cdot L \cdot \rho}{\eta} } \\
\end{align}

Reynolds tal for omrørt fartøjer

I kemi, den flyder i omrørt tanke, der opstår, når du blander væsker med en pagaj, er også af stor betydning. Den type strømning, der opstår, afhænger af den hastighed, hvormed padlen rører gennem væsken.,

referencepunktet for hastigheden er den yderste del af padlen. Denne hastighed afhænger således af diameteren \(d\) og frekvensen \(f\) af den roterende padle (\(v\sim D \cdot f\)). Selvom dette ikke er den faktiske strømningshastighed for væsken, bruges denne hastighed af praktiske grunde stadig som strømningshastighed til at definere et Reynolds-nummer., I dette særlige tilfælde af omrørt fartøjer, Reynold ‘ s tal \(Re_{\text{R}}\) bestemmes som følger (den frekvens, der er givet i den enhed af revolution per sekund):

Kritisk Reynolds tal (overgangen fra laminar til turbulent flow)

overgangen fra laminar flow til turbulent flow er blevet empirisk undersøgt for forskellige typer af forløb. For strømme i rør finder en overgang fra laminar til turbulent strømning sted ved Reynolds-numre omkring 2300. Dette kaldes også det kritiske Reynolds nummer., Overgangen fra laminar til turbulent Flo.kan variere op til Reynolds tal på 10.000.

Den kritiske Reynolds tal er Reynolds tal på, hvor en laminar flow forventes at ændre sig i en turbulent flow!

Når en væske strømmer over en flad plade, kan der forventes en turbulent strømning, hvis Reynolds-tallene er større end 100,000. I omrørte fartøjer er de kritiske Reynolds tal omkring 10.000., I dette tilfælde behøver turbulente strømme ikke være en ulempe, men bidrager i det væsentlige til hurtig blanding!

i tilfælde af køretøjer eller fly er turbulente strømme generelt ugunstige, da de i sidste ende betyder, at energi spredes. Derfor skal disse objekter designes strømlinet, så der kommer ingen turbulenser op.

typiske Reynolds-tal for rørstrømme

i Teknik beskæftiger vi os ofte med strømme gennem rør. Tænk for eksempel på vandrør eller gasrør i bygninger. I sådanne rør er strømningshastighederne i tilfælde af vand i størrelsesordenen 1 m / s., 20 mm. med en dynamisk viskositet af vand på 1 mPas (millipascal sekund) og en densitet på 1000 kg/m3 opnår man allerede Reynolds tal i størrelsesordenen 20.000!

lignende resultater opnås for naturgasledninger med en diameter på f. eks.50 mm og en strømningshastighed på 5 m/s. med en densitet på 0,7 kg / m3 og en dynamisk viskositet på 11 µPas opnås Reynolds tal på 15.000. Disse eksempler viser, at turbulente rørstrømme forekommer langt hyppigere i teknisk praksis end laminære strømme!