Reynolds sayısını hesapla.
Reynolds sayısı, bir boru, kanal veya cisim etrafındaki akışın laminer, geçiş bölgesinde mi yoksa türbülanslı mı olduğunu söyler; boru boyutlandırma, ısı değiştirici tasarımı ve sürtünme kaybı analizinde en önemli boyutsuz gruptur. Bu hesap aracı, hız, karakteristik uzunluk, yoğunluk ve dinamik viskoziteden Re'yi hesaplar; ardından doğru sürtünme faktörü korelasyonunu seçebilmeniz için rejimi sınıflandırır.
Formül Re = ρ × v × D / μ; burada ρ akışkan yoğunluğu (kg/m³), v ortalama hız (m/s), D hidrolik çap (m) ve μ dinamik viskozite (Pa·s). Alternatif form kinematik viskozite ν kullanır: Re = v × D / ν. İç boru akışı için sınıflandırma eşikleri Re < 2.300 laminer, 2.300 ≤ Re ≤ 4.000 geçiş bölgesi, Re > 4.000 türbülanslıdır. Geçiş bandı, giriş koşullarına, boru pürüzlülüğüne ve titreşime duyarlıdır; bu nedenle tasarımcılar genellikle muhafazakâr sürtünme kaybı tahminleri için Re > 2.300'ü türbülanslı olarak değerlendirir. Dairesel olmayan kanallar için hidrolik çap D_h = 4 × A / P; burada A kesit alanı ve P ıslak çevre. Reynolds sayısı, Darcy-Weisbach denkleminde sürtünme faktörü için Hagen-Poiseuille (laminer), Colebrook-White veya Swamee-Jain (türbülanslı) korelasyonunun geçerli olup olmadığını belirler.
40 °C'de ISO VG 46 yağı için emme hattı boyutlandıran bir hidrolik sistemler mühendisi, 25 mm çaplı boruda 1,5 m/s'de Re = 1.400 hesaplar; laminer rejimi doğrular ve türbülanslı korelasyon yerine basınç düşüşü için Hagen-Poiseuille formülünü uygular.
19 mm tüpler içinde 3 m/s'de soğutma suyu çalıştıran bir süreç mühendisi Re = 57.000 (türbülanslı) hesaplar ve yalnızca türbülanslı rejimde geçerli olan ısı transferi katsayısı için Dittus-Boelter Nusselt korelasyonunu seçer.
Bir boru tasarımcısı, soğutulmuş su hattında Re = 3.200 bulur ve tasarımı incelemeye alır çünkü geçiş bandındaki sürtünme faktörü tahmin edilemezdir; hızı artırmak veya çapı büyütmek sonucu güvenli bir şekilde geçiş bölgesinin dışına taşır.
Laminer akış düzgün paralel katmanlar halinde ilerler (Re < 2.300). Türbülanslı akışın kaotik girdapları ve karışması vardır (Re > 4.000). Çoğu endüstriyel boru akışı, dahil olan daha yüksek hızlar nedeniyle türbülanslıdır.
Sürtünme faktörü akış rejimine bağlıdır. Laminer akışta sürtünme faktörü f = 64/Re. Türbülanslı akışta Colebrook denklemini kullanarak pürüzlülüğe ve Re'ye bağlıdır. Yanlış rejimi kullanmak 2-5× basınç kaybı hatalarına yol açabilir.
20 °C'de su için μ ≈ 0,001 Pa·s. Hidrolik yağlar için viskozite, teknik veri sayfasında 40 °C'deki kinematik değer olarak ISO VG (kinematik olarak) raporlanır. Dinamik viskoziteyi elde etmek için yoğunlukla çarpın.
Evet, aynı formül yaklaşık Mach 0,3'e kadar sıkıştırılabilir akış için de geçerlidir. Bunun üzerinde ek sıkıştırılabilirlik etkileri devreye girer ve Re tek başına artık yeterli değildir.