Oblicz liczbę Reynoldsa.
Liczba Reynoldsa mówi, czy przepływ w rurze, kanale lub wokół obiektu jest laminarny, przejściowy czy turbulentny — i jest najważniejszą bezwymiarową grupą w doborze rurociągów, projektowaniu wymienników ciepła i analizie strat tarcia. Kalkulator wyznacza Re z prędkości, wymiaru charakterystycznego, gęstości i lepkości dynamicznej, a następnie klasyfikuje reżim przepływu, umożliwiając dobór właściwej korelacji współczynnika tarcia.
Wzór: Re = ρ × v × D / μ, gdzie ρ to gęstość cieczy (kg/m³), v to średnia prędkość (m/s), D to średnica hydrauliczna (m), a μ to lepkość dynamiczna (Pa·s). Alternatywna postać z lepkością kinematyczną ν: Re = v × D / ν. Dla przepływu wewnętrznego w rurze progi klasyfikacji to: Re < 2300 — laminarny, 2300 ≤ Re ≤ 4000 — przejściowy, Re > 4000 — turbulentny. Strefa przejściowa jest wrażliwa na warunki wlotowe, chropowatość rury i drgania, dlatego projektanci zazwyczaj traktują Re > 2300 jako turbulentny dla zachowawczego szacowania strat. Dla kanałów niekołowych stosuj średnicę hydrauliczną D_h = 4 × A / P, gdzie A to pole przekroju, a P to zwilżony obwód. Liczba Reynoldsa decyduje o wyborze korelacji: Hagen–Poiseuille (laminarny), Colebrook–White lub Swamee–Jain (turbulentny) dla współczynnika tarcia w równaniu Darcy'ego–Weisbacha.
Inżynier hydrauliki dobierając przewód ssawny dla oleju ISO VG 46 w 40 °C oblicza Re = 1400 przy prędkości 1,5 m/s w otworze 25 mm, potwierdza reżim laminarny i stosuje wzór Hagena–Poiseuille'a do obliczenia spadku ciśnienia zamiast korelacji turbulentnej.
Inżynier procesu przepuszczający wodę chłodzącą przy 3 m/s przez rury 19 mm oblicza Re = 57 000 (turbulentny) i dobiera korelację Nusselta Dittusa–Boeltera dla współczynnika przejmowania ciepła — ważną wyłącznie w reżimie turbulentnym.
Projektant rurociągów stwierdza Re = 3200 w przewodzie wody lodowej i kieruje projekt do przeglądu, bo współczynnik tarcia w strefie przejściowej jest nieprzewidywalny; zwiększenie prędkości lub średnicy rury przesuwa wynik bezpiecznie poza strefę przejściową.
Przepływ laminarny przebiega w równoległych warstwach (Re < 2300). Turbulentny ma chaotyczne wiry i mieszanie (Re > 4000). Większość przemysłowych przepływów rurowych jest turbulentna ze względu na wysokie prędkości.
Współczynnik tarcia zależy od reżimu przepływu. Dla laminarnego f = 64/Re. Dla turbulentnego zależy od chropowatości i Re według równania Colebrooka. Zastosowanie niewłaściwego reżimu może prowadzić do 2–5-krotnych błędów w obliczaniu spadku ciśnienia.
Dla wody w 20 °C μ ≈ 0,001 Pa·s. Dla olejów hydraulicznych lepkość jest podawana jako klasa ISO VG (kinematyczna w 40 °C) w karcie technicznej. Pomnóż przez gęstość, aby uzyskać lepkość dynamiczną.
Tak, ten sam wzór działa dla przepływu ściśliwego do ok. Macha 0,3. Powyżej tej granicy pojawiają się dodatkowe efekty ściśliwości i samo Re przestaje być wystarczające.