Numeri di Reynolds

Il flusso del fluido in un tubo incontra resistenza di attrito a causa della rugosità interna (e) della parete del tubo, che può creare vortici locali correnti allinterno del fluido. Il calcolo del numero di Reynolds aiuta a determinare se il flusso nel tubo è flusso laminare o flusso turbolento.
I tubi che hanno una parete liscia come vetro, rame, ottone e polietilene causano meno resistenza allattrito e quindi producono un attrito minore perdita rispetto a quei tubi con una maggiore rugosità interna, come calcestruzzo, ghisa e acciaio.
Il profilo di velocità del flusso del fluido in un tubo mostra che il fluido al centro del flusso si muove più rapidamente del flusso del fluido verso il bordo del flusso. Pertanto lattrito si verifica tra gli strati allinterno del fluido.
I fluidi con unelevata viscosità scorrono più lentamente e generalmente non producono correnti parassite, quindi la rugosità interna del tubo ha poco o nessun effetto sulla resistenza di attrito al flusso nel tubo. Questa condizione è nota come flusso laminare.

Calcolo del numero di Reynolds

Il numero di Reynolds (Re) di un fluido che scorre viene calcolato moltiplicando la velocità del fluido per il diametro interno del tubo (per ottenere la forza di inerzia di fluido) e quindi dividendo il risultato per la viscosità cinematica (forza viscosa per unità di lunghezza).
Viscosità cinematica = viscosità dinamica / densità del fluido
numero di Reynolds = (velocità del fluido x diametro interno del tubo) / viscosità cinematica

Flusso laminare in un tubo

Il flusso laminare si verifica quando il numero di Reynolds calcolato è inferiore a 2300 e in questo caso la resistenza al flusso è indipendente dalla rugosità della parete del tubo.

Flusso turbolento in un tubo

Il flusso turbolento si verifica quando il calcolo del numero di Reynolds supera 4000.

Quando si verificano correnti parassite allinterno del flusso, il rapporto tra la rugosità interna del tubo e quella interna il diametro del tubo deve essere considerato per calcolare il fattore di attrito, che a sua volta viene utilizzato per calcolare tardi la perdita per attrito che si verifica.

Per tubi di piccolo diametro, la rugosità interna può avere uninfluenza importante sul fattore di attrito. Per tubi di grande diametro leffetto complessivo delle correnti parassite è meno significativo.

È possibile utilizzare questo collegamento per visualizzare le informazioni sulla rugosità interna per vari materiali del tubo.

La rugosità relativa del tubo e il numero di Reynolds possono essere utilizzati per tracciare il grafico del fattore di attrito.

Quando il flusso si verifica tra le condizioni di flusso laminare e turbolento (da Re 2300 a Re 4000), la condizione di flusso è nota come critica ed è difficile da prevedere . Qui il flusso non è né del tutto laminare né del tutto turbolento. È una combinazione delle due condizioni di flusso.

Lequazione di Colebrook-White viene utilizzata per calcolare il fattore di attrito per il flusso turbolento.

Il fattore di attrito viene quindi utilizzato nel Darcy- Formula di Weisbach per calcolare la perdita per attrito del fluido in un tubo.