Calcola il numero di Reynolds.
Il numero di Reynolds indica se il flusso in una tubazione, un canale o attorno a un corpo è laminare, di transizione o turbolento, ed è il gruppo adimensionale più importante nel dimensionamento delle tubazioni, nella progettazione degli scambiatori di calore e nell'analisi delle perdite per attrito. Questo calcolatore calcola Re da velocità, dimensione caratteristica, densità e viscosità dinamica, quindi classifica il regime affinché si possa selezionare la corretta correlazione del fattore di attrito.
La formula è Re = ρ × v × D / μ dove ρ è la densità del fluido (kg/m³), v è la velocità media (m/s), D è il diametro idraulico (m) e μ è la viscosità dinamica (Pa·s). Una forma alternativa utilizza la viscosità cinematica ν: Re = v × D / ν. Per il flusso interno in tubazione, le soglie di classificazione sono: Re < 2.300 laminare, 2.300 ≤ Re ≤ 4.000 di transizione, Re > 4.000 turbolento. La banda di transizione è sensibile alle condizioni di ingresso, alla rugosità della tubazione e alle vibrazioni, pertanto i progettisti trattano di solito Re > 2.300 come turbolento per stime conservative della perdita per attrito. Per condotti non circolari si utilizza il diametro idraulico D_h = 4 × A / P dove A è l'area della sezione e P è il perimetro bagnato. Il numero di Reynolds determina se applicare la correlazione di Hagen–Poiseuille (laminare), Colebrook–White o Swamee–Jain (turbolento) per il fattore di attrito nell'equazione di Darcy–Weisbach.
Un ingegnere di sistemi idraulici che dimensiona una linea di aspirazione per olio ISO VG 46 a 40 °C calcola Re = 1.400 a 1,5 m/s in un alesaggio da 25 mm, conferma il regime laminare e applica la formula di Hagen–Poiseuille per la perdita di pressione invece della correlazione turbolenta.
Un ingegnere di processo che fa scorrere acqua di raffreddamento a 3 m/s attraverso tubi da 19 mm calcola Re = 57.000 (turbolento) e seleziona la correlazione di Nusselt di Dittus–Boelter per il coefficiente di scambio termico, valida solo in regime turbolento.
Un progettista di tubazioni che trova Re = 3.200 in una linea di acqua refrigerata segnala il progetto per revisione perché il fattore di attrito nella banda di transizione è imprevedibile; aumentare la velocità o il diametro sposta il risultato in modo sicuro fuori dalla transizione.
Il flusso laminare si muove in strati paralleli regolari (Re < 2.300). Il flusso turbolento presenta vortici caotici e mescolamento (Re > 4.000). La maggior parte del flusso industriale in tubazione è turbolenta a causa delle velocità elevate.
Il fattore di attrito dipende dal regime di flusso. In regime laminare, il fattore di attrito f = 64/Re. In regime turbolento dipende dalla rugosità e da Re tramite l'equazione di Colebrook. L'uso del regime sbagliato può produrre errori di perdita di pressione di 2-5×.
Per l'acqua a 20 °C, μ ≈ 0,001 Pa·s. Per gli oli idraulici, la viscosità è riportata come ISO VG (cinematica a 40 °C) sulla scheda tecnica. Moltiplicare per la densità per ottenere la viscosità dinamica.
Sì, la stessa formula funziona per il flusso comprimibile fino a circa Mach 0,3. Al di sopra di tale valore entrano in gioco ulteriori effetti di comprimibilità e Re da solo non è più sufficiente.