Reynolds tall er et dimensionless likhet parameter for å beskrive en tvungen flow, f.eks. om det er en alminar eller turbulent strømning. Les mer om det i denne artikkelen.
Denne artikkelen gir svar på følgende spørsmål, blant annet:
- Hva er strømlinjeformer?
- Hva er en laminær eller turbulent strømning?
- Hva er betydningen av Reynolds nummer i praksis?
- som Reynolds tall kan en turbulent flow bli antatt?
- I hvilke tilfeller kan turbulente strømmer være en fordel?,
Laminær og turbulent strømning
definisjonen av viskositet innebærer at bevegelse av væske kan deles inn i enkelte lag som skift mot hverandre. Slik en lagdelt strømning er også kalles laminær. Hvis man tenker seg i tanke massless partikler som man innfører inn i en slik mengde, da vil disse bevege seg langs rette stier med strømmen. Disse imaginære flyt-baner, også kalt strømlinjeformer.
Strømlinjeformer er imaginære flow stier som massless partikler vil bevege seg i en væske!,
Ved høy vannføring hastigheter, men turbulens oppstår i væsker, slik at laminær ikke lenger forekommer. I dette tilfellet man snakker om en turbulent strømning. Turbulent flow er forårsaket av forstyrrelser i velordnet flyt, som alltid er til stede. Imidlertid, disse forstyrrelser kan kompenseres til en viss grad av en relativt sterk indre samhold av væsken, slik at strømmen fortsatt er laminær.,
Ved høy vannføring hastigheter, men treghet styrker av væske partikler er så stor at forstyrrelser kan ikke lenger bli kompensert for av samhold styrker. Crossflows er dannet, som forstyrrer den største strømmen og dermed føre til dannelse av virvlene. Strømningshastigheten på som slike virvler eller turbulences er generert er bestemt av kinematisk viskositet., Tross alt, er en høy kinematisk viskositet betyr en relativt sterk indre samhold av væsken, som er i stand til å kompensere for forstyrrelser.
Reynolds nummer
flyten type (dvs. om laminær eller turbulent) er dermed bestemt av forholdet mellom treghet og viskositet væske. Dette forholdet kommer til uttrykk gjennom den såkalte Reynolds nummer \(Re\). Det er bestemt av (gjennomsnitt) strømningshastighet \(v\) og kinematisk viskositet \(\nu\) av væsken. På den annen side, Reynolds tall er bestemt av den romlige dimensjon av flyt., I tilfelle av et rør dette er diameteren til røret \d\). I denne sammenheng man snakker generelt av den såkalte karakteristiske lengde.
Siden kinematisk viskositet er relatert til dynamisk viskositet ved tetthet, Reynolds tall kan også komme til uttrykk i form av dynamisk viskositet \(\eta\):
\begin{align}
&\boks{Re:= \frac{v \cdot d}{\nu} = \frac{v \cdot d \cdot \rho}{\eta} } ~~~\text{Reynolds nummer} ~~~~~ =1 \\
\end{align}
Reynolds tall er et dimensionless likhet parameter for å beskrive strømmen prosesser for tvunget flyter., Bare hvis Reynolds tall er identiske, fysisk lignende flyt prosesser er innhentet uavhengig av størrelsen på systemet.
Reynolds tallet er svært viktig for alle typer kontantstrømmer. I den kjemiske industrien, for eksempel, i gassform og flytende stoffer er svært ofte pumpet gjennom rørledninger. Men, før kjemiske anlegg er bygget på en reell skala, de er først testet eller undersøkt på en mindre skala (for eksempel i et laboratorium eller pilot plant). For å oppnå den samme eller «lignende» flyt atferd som senere i den virkelige skalaen, Reynolds nummer må være den samme på alle skalaer., Den Reynolds tall er derfor fast bestemt på en liten skala, og som deretter kan brukes til reell skala.
Reynolds tallet er også svært viktig for modellforsøk i vindtunneler eller vann-tv. Også her gjelder følgende: bare hvis Reynolds tall i modellen eksperiment svarer til den virkelige Reynolds tall kan gyldige resultater oppnås i modellen eksperiment som kan overføres til virkeligheten., I tilfelle av objekter rundt der straumen, karakteristisk lengde \(L\) for beregning av Reynolds tall tilsvarer lengden av objektet i retning av strømmen:
\begin{align}
&\boks{Re= \frac{v \cdot L}{\nu} = \frac{v \cdot L \cdot \rho}{\eta} } \\
\end{align}
Reynolds tall for rørt fartøy
I kjemi, de flyter i rørt tanker, som er generert ved å blande væsker med en åre, er også av stor betydning. Den type strøm som oppstår avhenger av hastigheten padle rører gjennom væsken.,
referansepunkt for hastigheten er den ytterste delen av åren. Denne hastigheten, og dermed avhengig av diameteren \D\) og frekvens \(f\) av roterende padle (\(v\sim-D \cdot f\)). Selv om dette er ikke den faktiske strømningshastighet av væsken, av praktiske grunner er denne hastigheten er fortsatt brukes som strømningshastighet for å definere en Reynolds tall., I dette tilfellet rørt av fartøyene, Reynolds nummer \(Re_{\text{R}}\) fastsettes som følger (frekvens er å være gitt i enheten av revolusjonen per sekund):
Kritisk Reynolds tall (overgang fra laminær til turbulent strømning)
overgangen fra laminær til turbulent strømning har vært empirisk undersøkt for ulike typer investeringer. For strømmer i rør, en overgang fra laminær til turbulent strømning foregår på Reynolds tall rundt 2300. Dette er også kalt den kritiske Reynolds tall., Overgangen fra laminær til turbulent strømning kan variere opp til Reynolds tall på 10 000.
Den kritiske Reynolds tall er Reynolds tall på som en laminær er forventet å endre seg til en turbulent flow!
Når en væske som strømmer over en flat plate, en turbulent strømning er å være forventet hvis Reynolds tall som er større enn 100 000. I rørt skip, den kritiske Reynolds tall er rundt 10 000., I dette tilfellet, turbulente strømmer trenger ikke være en ulempe, men bidrar i hovedsak til rask blanding!
Likevel, i tilfelle av kjøretøy eller fly, turbulente strømmer er generelt uheldig, da de til syvende og sist betyr at energi er borte. Det er derfor disse objektene skal være utformet strømlinjeformet, slik at ingen turbulences komme opp.
Typisk Reynolds tall for rør flyter
I ingeniørfag, vi er ofte arbeider med strømmer gjennom rørene. Tenk for eksempel på vannrør eller gassrør i bygninger. I slike rør flyten fart i tilfelle av vann er i størrelsesorden 1 m/s., Indre diameter på vannrør er ca 20 mm. Med en dynamisk viskositet på 1 mPas (millipascal andre) og en tetthet på 1000 kg/m3, en som allerede får Reynolds tall i størrelsesorden 20 000 til!
Lignende resultater som er innhentet for naturgass i rør med en diameter på for eksempel 50 mm og en flyt hastighet på 5 m/s. Med en tetthet på 0,7 kg/m3 og et dynamisk viskositet av 11 µPas, Reynolds tall på 15.000 er innhentet. Disse eksemplene viser at turbulent røret strømmer forekommer langt oftere i teknisk praksis enn laminær flyter!