o número de Reynolds é um parâmetro de similaridade adimensional para descrever um fluxo forçado, por exemplo, se é um fluxo alminar ou turbulento. Saiba mais sobre isso neste artigo.este artigo fornece respostas às seguintes perguntas, entre outras: o que são linhas de corrente?o que é um fluxo laminar ou turbulento?
laminar e fluxo turbulento
A definição de viscosidade implica que o movimento do fluido pode ser dividido em camadas individuais que se movem umas contra as outras. Tal fluxo em camadas é também chamado fluxo laminar. Se imaginarmos em partículas sem massa que introduzimos em tal fluxo, então elas se moveriam ao longo de caminhos retos com o fluxo. Estes caminhos imaginários de fluxo também são chamados streamlines.as linhas de fluxo são caminhos imaginários em que partículas sem massa se moveriam num fluido!,
a altas velocidades de fluxo, no entanto, a turbulência ocorre em fluidos, de modo que o fluxo laminar não mais ocorre. Neste caso fala-se de um fluxo turbulento. O fluxo turbulento é causado por distúrbios no fluxo bem ordenado, que estão sempre presentes. No entanto, estes distúrbios podem ser compensados em certo grau por uma coesão interna relativamente forte do fluido, de modo que o fluxo permanece laminar.,
Em altas velocidades de fluxo, no entanto, a inércia, forças das partículas de fluido são tão grandes que os distúrbios não podem mais ser compensados por forças de coesão. Os fluxos cruzados são formados, que interferem com o fluxo principal e assim levam à formação de vórtices. A velocidade de fluxo a que tais vórtices ou turbulências são geradas é determinada pela viscosidade cinemática., Afinal de contas, uma viscosidade cinemática elevada significa uma coesão interna relativamente forte do fluido, que é capaz de compensar os distúrbios.
Reynolds number
the flow type (i.e. whether laminar or turbulent) is thus determined by the ratio of inertia and viscosidade of the fluid. Esta relação é expressa pelo chamado número de Reynolds \(Re\). É determinada pela velocidade do fluxo(média) \(v\) e pela viscosidade cinemática \(\nu\) do fluido. Por outro lado, o número de Reynolds é determinado pela dimensão espacial do fluxo., No caso de um tubo, este é o diâmetro do tubo \(d\). Neste contexto, fala-se geralmente do chamado comprimento característico.
Desde cinemática a viscosidade está relacionada com a viscosidade dinâmica pela densidade, o número de Reynolds também pode ser expressa em termos de viscosidade dinâmica \(\eta\):
\begin{align}
&\boxed{Re:= \frac{v \cdot d}{\nu} = \frac{v \cdot d \cdot \rho}{\eta} } ~~~\text{números de Reynolds} ~~~~~ =1 \\
\end{align}
O número de Reynolds é um adimensional semelhança parâmetro para descrever o fluxo de processos para forçado fluxos., Somente se os números de Reynolds são idênticos, processos de fluxo fisicamente semelhantes são obtidos independentemente do tamanho do sistema.
O número de Reynolds é muito importante para todos os tipos de fluxos. Na indústria química, por exemplo, as substâncias gasosas e líquidas são frequentemente bombeadas através de gasodutos. No entanto, antes de as plantas químicas serem construídas em escala real, elas são testadas ou pesquisadas pela primeira vez em escala menor (por exemplo, em um laboratório ou planta-piloto). A fim de obter o mesmo ou” semelhante ” comportamento de fluxo como mais tarde na escala real, o número de Reynolds deve ser o mesmo em todas as escalas., O número de Reynolds é, portanto, determinado em pequena escala e, em seguida, aplicado à escala real.
O número de Reynolds também é muito importante para testes de modelos em túneis de vento ou canais de água. Aqui, também, aplica-se o seguinte: somente se os números de Reynolds no experimento modelo corresponderem aos números reais de Reynolds podem ser obtidos resultados válidos no experimento modelo que podem ser transferidos para a realidade., No caso de objetos em torno do qual o fluxo ocorre, o comprimento característico \(L\) para o cálculo do número de Reynolds correspondente ao comprimento do objeto no sentido do fluxo:
\begin{align}
&\boxed{Re= \frac{v \cdot L}{\nu} = \frac{v \cdot L \cdot \rho}{\eta} } \\
\end{align}
Reynolds, número de controlo de temperatura
Em química, os fluxos em tanques agitados, que são geradas quando a mistura de líquidos com uma pá, também são de grande importância. O tipo de fluxo que ocorre depende da velocidade com que o remo se move através do líquido.,
o ponto de referência para a velocidade é a parte mais externa do Remo. Esta velocidade depende, portanto, do diâmetro \(D\) e da frequência \(f\) da raquete rotativa (\(v\sim D \cdot f\)). Mesmo que esta não seja a velocidade de fluxo real do fluido, por razões práticas esta velocidade ainda é usada como velocidade de fluxo para definir um número de Reynolds., Neste caso particular de controlo de temperatura, o número de Reynolds \(Re_{\text{R}\) é determinado da seguinte forma (a frequência está a ser dado na unidade de revolução por segundo):
Críticas número de Reynolds (transição de fluxo laminar para turbulento)
A transição do escoamento laminar para turbulento fluxo tem sido empiricamente estudados para diferentes tipos de fluxos. Para fluxos em tubos, uma transição de laminar para fluxo turbulento ocorre em números de Reynolds por volta de 2300. Isto também é chamado de número de Reynolds crítico., A transição de laminar para fluxo turbulento pode chegar a números de Reynolds de 10.000.
O crítico de Reynolds número é o número de Reynolds em que um fluxo laminar é esperado para se transformar em um fluxo turbulento!
Quando um fluido flui sobre uma placa plana, um fluxo turbulento é esperado se os números de Reynolds forem superiores a 100.000. Em vasos agitados, os números críticos de Reynolds são de cerca de 10.000., Neste caso, os fluxos turbulentos não precisam de ser uma desvantagem, mas contribuem essencialmente para uma mistura rápida!no entanto, no caso de veículos ou aviões, os fluxos turbulentos são geralmente desvantajosos, uma vez que, em última análise, significam que a energia é dissipada. É por isso que estes objetos devem ser projetados racionalmente, para que não surjam turbulências.
números de Reynolds típicos para fluxos de tubos
na engenharia, estamos muitas vezes lidando com fluxos através de tubos. Pense, por exemplo, em tubos de água ou de gás em edifícios. Nestes tubos,as velocidades do fluxo, no caso da água, são da ordem de 1 m / s., O diâmetro interno dos tubos de água é de cerca de 20 mm. com uma viscosidade dinâmica da água de 1 mPas (segundo milipascal) e uma densidade de 1000 kg/m3, já se obtém um número de Reynolds na ordem de 20.000!obtêm-se resultados semelhantes para condutas de gás natural com um diâmetro de, por exemplo, 50 mm e uma velocidade de fluxo de 5 m/s. Com uma densidade de 0,7 kg/m3 e uma viscosidade dinâmica de 11 µPas, obtêm-se números de Reynolds de 15 000. Estes exemplos mostram que os fluxos turbulentos de tubos ocorrem muito mais frequentemente na prática técnica do que os fluxos laminar!