Reynolds-nummer: 21 Belangrijke feiten

by

Content

Reynoldsgetaldefinitie

"Het Reynoldsgetal is de verhouding tussen traagheidskrachten en stroperige krachten."

Het Reynoldsgetal is een dimensieloos getal dat wordt gebruikt om de vloeistofsystemen op verschillende manieren te bestuderen, zoals het stroompatroon van een vloeistof, de aard van de stroom en verschillende vloeistofmechanische parameters. Het Reynoldsgetal is ook belangrijk in de studie van warmteoverdracht. Er zijn veel correlaties ontwikkeld, waaronder het getal van Reynold in vloeistofmechanica, tribologie en warmteoverdracht. Voor de bereiding van verschillende medicijnen in de apotheek was Reynolds nummeronderzoek nodig.

Het is eigenlijk een weergave en vergelijking van traagheidskracht en stroperige kracht.

Reynoldsgetalvergelijking

Het dimensieloze Reynold-getal geeft aan of de stromende vloeistof een laminaire stroming of een turbulente stroming zou zijn, rekening houdend met enkele eigenschappen zoals snelheid, lengte, viscositeit en stromingstype. Het nummer van Reynold is als volgt besproken:

Het getal van Reynold wordt over het algemeen aangeduid als de traagheidskrachtverhouding tot viskeuze kracht en karakteriseren de stromingsaard zoals laminair, turbulent etc. Laten we eens kijken aan de hand van de onderstaande vergelijking,

Re= \\frac{Traagheidskracht}{viskeuze kracht}

Traagheidskracht =\\rho A V^{2}

Viskeuze kracht = \\frac{\\mu V A}{D}

Door de traagheidskracht en stroperige krachtuitdrukking in Reynolds getallenuitdrukking te plaatsen, krijgen we

Re = \\frac{\\\\rho VD}{\\mu }

In bovenstaande vergelijking,

Re = Reynolds getal (Dimensieloos getal)

? = dichtheid van vloeistof (kg / m3)

V = stroomsnelheid (m / s)

D = Diameter van aanvoer of buis / karakteristieke lengte (m)

μ = viscositeit van vloeistof (N * s / m2)

Reynolds-nummereenheden

Het nummer van Reynold is dimensieloos. Er is geen eenheid van Reynoldsgetal.

Reynoldsgetal voor laminaire stroming

De identificatie van stroming kan mogelijk zijn door het Reynold-nummer te kennen. Het Reynoldsgetal van laminaire stroming is minder dan 2000. Als je in een experiment een waarde van Reynoldsgetal krijgt van minder dan 2000, dan kun je zeggen dat de stroming laminair is.

Reynolds aantal water

De vergelijking van het getal van Reynold wordt gegeven als

Reynoldsgetal= \\frac{Dichtheid van vloeistof \\cdot stroomsnelheid\\cdot Diameter van stroom/lengte}{Viscositeit van vloeistof}

Als we de bovenstaande vergelijking analyseren, hangt de waarde van het Reynolds-getal af van de dichtheid van de vloeistof, de stroomsnelheid, de diameter van de stroming direct en omgekeerd met de viscositeit van de vloeistof. Als de vloeistof water is, zijn de dichtheid en viscositeit van water de parameters die rechtstreeks van water afhangen.

laminaire naar turbulente conversie
laminair tot turbulent
Afbeelding tegoed: brouwboeken uit de buurt van Seattle, VS, Laminar to Turbulent - Flickr - brewbooks, CC BY-SA 2.0

Reynoldsgetal voor turbulente stroming

Over het algemeen kan het Reynolds-getal-experiment het stroompatroon voorspellen. Als de waarde van het getal van Reynold> 4000 is, wordt de stroming als turbulente aard beschouwd.

Sleepcoëfficiënt (Cd) versus Reynoldsgetal (Re) in verschillende objecten

Renolds nummer
Afbeelding tegoed: "File: Drag Coefficient (Cd) vs Reynolds number (Re) in different objects.png" door Welty, Wicks, Wilson, Rorrer. is gelicentieerd onder CC BY-SA 4.0

Reynolds-nummer in een pijp

Als de vloeistof door de buis stroomt, willen we het aantal vloeistof dat door een buis stroomt Reynold berekenen. De andere alle parameters zijn afhankelijk van het type vloeistof, maar de diameter wordt genomen als pijp Hydraulica diameter DH (Hiervoor moet de stroom correct uit de buis komen)

Reynoldsgetal= \\frac{Dichtheid van vloeistof \\cdot stroomsnelheid\\cdot Hydraulisch Diameter van stroom/Lengte}{Viscositeit van vloeistof}

Reynolds aantal lucht

Zoals we hebben besproken in Reynold-nummer voor water, Het Reynoldgetal voor lucht hangt rechtstreeks af van de luchtdichtheid en viscositeit.

Reynolds-nummerbereik

Het getal van Reynold is het criterium om te weten of de stroming turbulent of laminair is.

Als we bedenken dat de stroom intern is,

Als Re <(2000 tot 2300) stroming wordt beschouwd als laminaire kenmerken,

 Re> 4000 staat voor turbulente stroming

Als de waarde van Re er tussenin ligt (dwz 2000 tot 4000), vertegenwoordigt de overgangsstroom.

Reynolds-nummeroverzicht

De humeurige grafiek is uitgezet tussen het Reynoldsgetal en de wrijvingsfactor voor verschillende ruwheden.

We kunnen de wrijvingsfactor van Darcy-Weisbach vinden met het Reynoldgetal. Er is een analytische correlatie ontwikkeld om de wrijvingsfactor te vinden.

Reynolds getal
Reynolds nummer binnen Humeurig diagram Wikipedia
Krediet Origineel diagram: S Beck en R Collins, University of Sheffield (Donbijdeze tweede wet at Engelse Wikipedia) Conversie naar SVG: Marc.derumaux, Moody NL, CC BY-SA 4.0

Reynoldsgetal kinematische viscositeit

De kinematische viscositeit wordt gegeven als,

Kinematische viscositeit = \\frac{Viscositeit van vloeistof}{Dichtheid van vloeistof}

De vergelijking van het getal van Reynold,

Reynoldsgetal= \\frac{Dichtheid van vloeistof \\cdot stroomsnelheid\\cdot Hydraulisch Diameter van stroom/Lengte}{Viscositeit van vloeistof}

De bovenstaande vergelijking wordt gevormd zoals hieronder als u deze in de vorm van kinematische viscositeit schrijft,

[Reynoldsgetal= \\frac{stroomsnelheid\\cdot Hydraulische diameter van stroom/lengte}{Kinematische viscositeit van vloeistof}

Re =\\frac{VD}{\ u }

Reynolds nummercilinder

Als de vloeistof door de cilinder stroomt en we willen het Reynold-aantal vloeistof dat door de cilinder stroomt berekenen. De andere alle parameters zijn afhankelijk van het type vloeistof, maar de diameter wordt genomen als hydraulica-diameter DH (Hiervoor moet de stroom correct uit de cilinder komen)

Reynoldsgetal massadebiet

Vervolgens analyseren we de getalvergelijking van Reynold als we de relatie willen zien tussen het getal van Reynold en het massadebiet.

Re = \\frac{\\rho VD}{\\mu }

Zoals we weten van de continuïteitsvergelijking, wordt het massadebiet uitgedrukt zoals hieronder,

m =\\rho \\cdot A\\cdot V

Door waarden van massastroomsnelheid in de Reynolds-getalvergelijking te plaatsen,

Re =\\frac{m\\cdot D}{A\\cdot \\mu }

Uit de bovenstaande uitdrukking kan duidelijk worden opgemaakt dat het Reynoldsgetal een directe relatie heeft met de massadebiet.

Laminaire versus turbulente stroming Reynoldsgetal | Reynoldsgetal laminair versus turbulent

Over het algemeen, in Vloeistofmechanica, analyseren we twee soorten stroming. Een is de laminaire stroming die optreedt bij lage snelheid, en een andere is de turbulente stroming die in het algemeen optreedt bij hoge snelheid. De naam beschrijft de laminaire stroming als de vloeistofdeeltjes in de lamina (lineair) door de stroom stromen. Bij turbulente stroming beweegt de vloeistof met willekeurige beweging door de stroming.

Laten we dit belangrijke punt in detail begrijpen,

Laminair en turbulent
Reynolds-nummer voor Laminaire en turbulente stroming
Afbeelding tegoed:Joseasorrentino, Transicion laminair een turbulento, CC BY-SA 3.0

Laminaire stroming

Bij laminaire stroming kruisen de aangrenzende lagen van vloeistofdeeltjes elkaar niet en stromen in parallelle richtingen staat bekend als laminaire stroming.

In de laminaire stroming stromen alle vloeistoflagen in een rechte lijn.

  • Er kan een laminaire stroming optreden wanneer het fluïdum met lage snelheid stroomt en de diameter van de buis klein is.
  • De vloeistofstroom met een Reynoldsgetal van minder dan 2000 wordt beschouwd als laminaire stroming.
  • De vloeistofstroom is erg lineair. Er is de kruising van aangrenzende lagen van de vloeistof, en ze stromen parallel aan elkaar en met het oppervlak van de buis.
  • Bij laminaire stroming is de schuifspanning hangt alleen af ​​van de viscositeit van de vloeistof en onafhankelijk van de dichtheid van de vloeistof.

Turbulente stroming

De turbulente stroming is tegengesteld aan de laminaire stroming. Hier, bij fluïdumstroom, kruisen de aangrenzende lagen van het stromende fluïdum elkaar en stromen ze niet parallel aan elkaar, bekend als turbulente stroming.

De aangrenzende fluïdumlagen of fluïdumdeeltjes stromen niet in een rechte lijn in een turbulente stroming. Ze stromen willekeurig in zigzagrichtingen.

  • De turbulente stroming is mogelijk als de snelheid van het stromende fluïdum hoog is en de diameter van de buis groter is.
  • De waarde van het Reynoldsgetal kan de turbulente stroming identificeren. Als de waarde van het getal van Reynold meer dan 4000 is, wordt de stroming als een turbulente stroming beschouwd.
  • De stromende vloeistof stroomt niet in één richting. Er is een vermenging of kruising van verschillende vloeistoflagen, en ze stromen niet in parallelle richtingen naar elkaar, maar kruisen elkaar.
  • De schuifspanning is afhankelijk van de dichtheid in een turbulente stroming.

Reynolds-nummer voor vlakke plaat

Als we de stroming over een vlakke plaat analyseren, wordt het Reynolds-getal berekend door de lengte van de kenmerken van de vlakke plaat.

Re = \\frac{\\rho VL}{\\mu }

In de bovenstaande vergelijking wordt diameter D vervangen door L, wat de karakteristieken van de stromingslengte over een vlakke plaat is.

Reynoldsgetal versus weerstandscoëfficiënt

Stel dat de waarde van het getal van Reynold kleiner is dan de traagheidskracht. Er is een hogere stroperige kracht die domineert op traagheidskracht.

Als de vloeistofviscositeit hoger is, dan is de trekkracht is hoger.

Reynoldsgetal van een bol

Als u het voor dit geval wilt berekenen, is de formule

Re = \\frac{\\rho VD}{\\mu }

Hier wordt diameter D genomen als hydraulica-diameter van een bol in berekeningen zoals cilinder en buis.

Wat is het Reynolds-nummer?

Reynolds getal is de verhouding tussen traagheidskracht en stroperige kracht. Geeft het opnieuw aan. Het is een dimensieloos getal.

Re= \\frac{Traagheidskracht}{viskeuze kracht}

Betekenis van Reynoldsgetal | Fysieke betekenis van Reynoldsgetal

Reynoldgetal is niets anders dan het vergelijken van twee krachten. De ene is de traagheidskracht en de tweede is de stroperige kracht. Als we beide krachtverhoudingen nemen, geeft dit een dimensieloos getal dat bekend staat als het Reynoldgetal. Dit aantal helpt om de stromingskarakteristieken te kennen en te weten welke van de twee krachten meer invloed heeft op de stroming. Het Reynoldgetal is ook belangrijk voor het schatten van stromingspatronen.

   Viskeuze kracht -> Hoger -> Laminaire stroming -> Stroming van olie

   Traagheidskracht -> Hoger -> Turbulente stroming> Oceaangolven

Reynolds-experiment

Osborne Reynolds voerde het Reynolds-experiment voor het eerst uit in 1883 en observeerde dat de waterbeweging laminair of turbulent van patroon is.

Dit experiment is erg beroemd in de vloeistofmechanica. Dit experiment wordt veel gebruikt om de drie stroming te bepalen en te observeren. Bij dit experiment stroomt het water door een glazen buis of doorzichtige buis.

De kleurstof wordt met waterstroom in een glazen buis geïnjecteerd. U kunt de stroom kleurstof in de glazen buis opmerken. Als de kleurstof een andere kleur heeft dan water, is dit duidelijk waarneembaar. Als de kleurstof inline of lineair stroomt, is de stroom laminair. Als de kleurstof turbulentie vertoont of niet in lijn stroomt, kunnen we de turbulente stroming beschouwen. Dit experiment is eenvoudig en informatief voor studenten om meer te weten te komen over stroming en Reynoldsgetal.

Kritiek Reynolds-nummer

Het kritische Reynolds-getal is de overgangsfase van het laminaire en turbulente stromingsgebied. Wanneer de stroming verandert van laminair naar turbulent, wordt de Reynoldsgetalaflezing als een kritiek Reynoldsgetal beschouwd. Het wordt aangegeven als ReCr.  Voor elke geometrie zal dit kritische Reynolds getal anders zijn.

Conclusie

Reynoldsgetal is een belangrijk begrip op het gebied van techniek en wetenschap. Het wordt gebruikt bij onderzoek naar stroming, warmteoverdracht, farma enz. We hebben dit onderwerp gedetailleerd uitgewerkt vanwege het belang ervan. Bij dit onderwerp hebben wij enkele praktische vragen en antwoorden opgenomen.

Voor meer artikelen over de gerelateerde onderwerpen klik hier , Vindt u hieronder

     

Laat een bericht achter