Reynolds-számok

A csőben lévő folyadékáram súrlódási ellenállást tapasztal a csőfal belső érdessége (e) miatt, amely helyi örvényt hozhat létre áramok a folyadékban. A Reynolds-szám kiszámítása segít meghatározni, hogy a csőben áramlik-e a lamináris vagy a turbulens áramlás.
Azok a sima falú csövek, mint az üveg, a réz, a sárgaréz és a polietilén, kisebb frekvenciájú ellenállást okoznak, ezért kisebb a súrlódásuk. veszteség, mint azoknál a csöveknél, amelyeknél nagyobb a belső érdesség, mint például a beton, az öntöttvas és az acél.
A csőben lévő folyadék áramlásának sebességprofilja azt mutatja, hogy az áramlás közepén lévő folyadék gyorsabban mozog, mint a folyadék áramlása a szél felé a patak. Ezért a folyadék rétegei között súrlódás lép fel.
A nagy viszkozitású folyadékok lassabban áramlanak, és általában nem hoznak létre örvényáramokat, így a cső belső érdessége csekély mértékben vagy egyáltalán nem befolyásolja a csőben való áramlás súrlódási ellenállását. Ezt az állapotot lamináris áramlásnak nevezik.

Reynolds-szám kiszámítása

Az áramló folyadék Reynolds-számát (Re) kiszámítják úgy, hogy megszorozzuk a folyadék sebességét a cső belső átmérőjével (a a folyadék), majd elosztva az eredményt a kinematikai viszkozitással (viszkozitás egy egységnyi hosszra).
Kinematikai viszkozitás = dinamikus viszkozitás / folyadék sűrűség
Reynolds-szám = (folyadék sebessége x belső csőátmérő) / kinematikai viszkozitás

Lamináris áramlás egy csőben

A lamináris áramlás akkor fordul elő, ha a számított Reynolds-szám kevesebb, mint 2300, és ebben az esetben az áramlásállóság független a cső falának érdességétől.

Turbulens áramlás egy csőben

Turbulens áramlás akkor fordul elő, amikor a Reynolds-szám számítása meghaladja a 4000-et.

Ha az áramláson belül örvényáramok lépnek fel, akkor a cső belső érdességének és a belső érdességének aránya A súrlódási tényező kiszámításához figyelembe kell venni a cső átmérőjét, amelyet viszont a kiszámításához használnak késik a bekövetkező súrlódási veszteség.

Kis átmérőjű csöveknél a belső érdesség jelentősen befolyásolhatja a súrlódási tényezőt. Nagy átmérőjű csöveknél az örvényáramok összhatása kevésbé jelentős.

Ezen a linken megtekintheti a különféle csőanyagok belső érdességével kapcsolatos információkat.

A cső relatív érdessége és a Reynolds-szám felhasználható a súrlódási tényező diagram ábrázolásához.

Amikor áramlás következik be a lamináris és a turbulens áramlási viszonyok között (Re 2300 – Re 4000), az áramlási feltétel kritikusnak minősül, és nehéz megjósolni . Itt az áramlás nem teljesen lamináris és nem teljesen turbulens. Ez a két áramlási viszony kombinációja.

A turbulens áramlás súrlódási tényezőjének kiszámításához a Colebrook-White egyenletet használjuk.

A súrlódási tényezőt ezután a Darcy- Weisbach-formula a folyadék súrlódási veszteségének kiszámításához egy csőben.