Reynolds-numero

Putken nestevirtaus kohtaa kitkaresistanssin putken seinämän sisäisen karheuden (e) vuoksi, mikä voi luoda paikallisen pyörrevirran virtaukset nesteen sisällä. Reynolds-luvun laskeminen auttaa määrittämään, onko putken virtaus laminaarivirtausta vai turbulenttivirtausta.
Putket, joilla on sileä seinä, kuten lasi, kupari, messinki ja polyeteeni, aiheuttavat vähemmän sytytysvastusta ja tuottavat siten pienemmän kitkan. häviö kuin putket, joiden sisäinen karheus on suurempi, kuten betoni, valurauta ja teräs.
Nesteen virtauksen nopeusprofiili putkessa osoittaa, että virtauksen keskellä oleva neste liikkuu nopeammin kuin nestevirta kohti reunaa streamista. Siksi kitkaa esiintyy nesteen sisällä olevien kerrosten välillä.
Suuren viskositeetin nesteet virtaavat hitaammin eivätkä yleensä tuota pyörrevirtoja, joten putken sisäisellä karheudella on vain vähän tai ei lainkaan vaikutusta kitkan virtausvastukseen putkessa. Tätä tilaa kutsutaan laminaariseksi virtaukseksi.

Reynoldsin luvun laskeminen

Virtaavan nesteen Reynolds-luku (Re) lasketaan kertomalla nesteen nopeus putken sisähalkaisijalla (jolloin saadaan inertiavoima neste) ja jakamalla tulos sitten kinemaattisella viskositeetilla (viskositeetti voimaa pituutta kohti).
Kinemaattinen viskositeetti = dynaaminen viskositeetti / nestetiheys
Reynolds-luku = (nesteen nopeus x putken sisähalkaisija) / kinemaattinen viskositeetti

Laminaarivirtaus putkessa

Laminaarivirtaus tapahtuu, kun laskettu Reynolds-luku on alle 2300 ja tässä tapauksessa virtauskestävyys on riippumaton putken seinämän karheudesta.

Turbulentti virtaus putkessa

Turbulentti virtaus tapahtuu, kun Reynoldsin luvun laskenta ylittää 4000.

Kun pyörrevirrat esiintyvät virtauksessa, putken sisäisen karheuden suhde sisäiseen putken halkaisija on otettava huomioon kitkakertoimen laskemiseksi, jota puolestaan käytetään laskettaessa myöhässä esiintyvä kitkahäviö.

Pienikokoisten putkien sisäisellä karheudella voi olla suuri vaikutus kitkakertoimeen. Putkien, joiden halkaisija on suuri, pyörrevirtojen kokonaisvaikutus on vähemmän merkittävä.

Tämän linkin avulla voit tarkastella tietoja eri putkimateriaalien sisäisestä karheudesta.

Putken suhteellista karheutta ja Reynoldsin numeroa voidaan käyttää kitkakerrointaulukon piirtämiseen.

Kun virtaus tapahtuu laminaaristen ja turbulenttien virtausolosuhteiden välillä (Re 2300 – Re 4000), virtausolosuhteet tunnetaan kriittisinä ja niitä on vaikea ennustaa . Tässä virtaus ei ole kokonaan laminaarinen eikä täysin turbulentti. Se on yhdistelmä kahdesta virtausolosuhteesta.

Colebrook-White-yhtälöä käytetään turbulentin virtauksen kitkakertoimen laskemiseen.

Sitten kitkakerrointa käytetään Darcy- Weisbach-kaava putken nesteen kitkahäviön laskemiseksi.