Reynoldsovo číslo: 21 Důležitá fakta

by

Obsah

Definice Reynoldsova čísla

"Reynoldsovo číslo je poměr setrvačných sil k viskózním silám."

Reynoldsovo číslo je bezrozměrné číslo používané ke studiu tekutinových systémů různými způsoby, jako je vzor proudění tekutiny, povaha proudění a různé parametry mechaniky tekutin. Reynoldovo číslo je také důležité při studiu přenosu tepla. Existuje mnoho vyvinutých korelací, včetně Reynoldova čísla v mechanice tekutin, tribologii a přenos tepla. Příprava různých léků ve farmacii vyžadovala Reynoldovu číselnou studii.

Je to vlastně reprezentace a srovnání setrvačné síly a viskózní síly.

Reynoldsova číselná rovnice

Bezrozměrné Reynoldovo číslo představuje, zda by tekoucí tekutinou byl laminární tok nebo turbulentní tok, s ohledem na některé vlastnosti, jako je rychlost, délka, viskozita a typ toku. O Reynoldově čísle se diskutovalo následovně:

Reynoldovo číslo se obecně označuje jako poměr setrvačné síly k viskózní síle a charakterizuje tokovou povahu jako laminární, turbulentní atd. Podívejme se na rovnici uvedenou níže,

Re= \\frac{Síla setrvačnosti}{viskózní síla}

Setrvačná síla =\\rho A V^{2}

Viskózní síla = \\frac{\\mu V A}{D}

Umístěním výrazu setrvačné síly a viskózní síly do výrazu Reynoldova čísla získáme

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

Ve výše uvedené rovnici

Re = Reynoldovo číslo (bezrozměrné číslo)

? = hustota kapaliny (kg / m3)

V = rychlost proudění (m / s)

D = průměr průtoku nebo potrubí / délka charakteristiky (m)

μ = Viskozita kapaliny (N * s / m2)

Reynoldsovy číselné jednotky

Reynoldovo číslo je bezrozměrné. Neexistuje žádná jednotka Reynoldsova čísla.

Reynoldsovo číslo pro laminární proudění

Identifikace toku je možná pomocí znalosti Reynoldova čísla. Reynoldsovo číslo laminárního toku je menší než 2000. V experimentu, pokud získáte hodnotu Reynoldsova čísla menší než 2000, můžete říci, že tok je laminární.

Reynoldsovo číslo vody

Rovnice Reynoldsova čísla je uvedena jako

Reynoldsovo číslo= \\frac{Hustota tekutiny \\cdot rychlost proudění\\cdot Průměr proudění/Délka}{Viskozita tekutiny}

Pokud analyzujeme výše uvedenou rovnici, hodnota Reynoldsova čísla závisí na hustotě kapaliny, rychlosti proudění, průměru toku přímo a nepřímo s viskozitou kapaliny. Pokud je tekutinou voda, pak hustota a viskozita vody jsou parametry, které přímo závisí na vodě.

laminární na turbulentní přeměnu
laminární až turbulentní
Obrázek kreditu: kuchařky z blízkého Seattlu, USA, Laminar to Turbulent - Flickr - kuchařky, CC BY-SA 2.0

Reynoldsovo číslo pro turbulentní proudění

Obecně lze říci, že experiment s Reynoldsovým číslem dokáže předpovědět průběh toku. Pokud je hodnota Reynoldsova čísla> 4000, pak je tok považován za turbulentní povahu.

Koeficient tažení (Cd) vs Reynoldsovo číslo (Re) v různých objektech

Renoldsovo číslo
Obrázek kreditu: „File: Drag Coefficient (Cd) vs Reynolds number (Re) in various objects.png“ podle Welty, Wicks, Wilson, Rorrer. je licencován pod CC BY-SA 4.0

Reynoldsovo číslo v trubce

Pokud tekutina protéká potrubím, chceme vypočítat Reynoldův počet kapaliny protékající trubkou. Ostatní všechny parametry závisí na typu kapaliny, ale průměr se bere jako trubka Průměr hydrauliky DH (Za tímto účelem by měl proud správně vycházet z potrubí)

Reynoldsovo číslo= \\frac{Hustota kapaliny \\cdot rychlost proudění\\cdot Hydraulický Průměr průtoku/Délka}{Viskozita kapaliny}

Reynoldsovo číslo vzduchu

Jak jsme diskutovali v Reynoldovo číslo pro vodu, Reynoldovo číslo pro vzduch přímo závisí na hustotě a viskozitě vzduchu.

Reynoldsův číselný rozsah

Reynoldsovo číslo je kritériem pro zjištění, zda je tok turbulentní nebo laminární.

Pokud vezmeme v úvahu, že tok je vnitřní,

Pokud je tok Re <(2000 až 2300) považován za laminární charakteristiky,

 Re> 4000 představuje turbulentní proudění

Pokud je hodnota Re mezi (tj. 2000 4000 až XNUMX XNUMX), představuje přechodový tok.

Reynoldsův číselný graf

Náladový graf je vynesen mezi Reynoldsovo číslo a koeficient tření pro různé drsnosti.

Můžeme najít Darcy-Weisbachův třecí faktor s Reynoldovým číslem. K nalezení faktoru tření byla vyvinuta analytická korelace.

Reynoldsovo číslo
Reynoldsovo číslo Wikipedie Moody Diagram
Úvěr Původní schéma: S Beck a R Collins, University of Sheffield (Donebyth Secondlaw at Anglicky Wikipedia) Převod na SVG: Marc.derumaux, Moody EN, CC BY-SA 4.0

Reynoldsovo číslo kinematická viskozita

Kinematická viskozita se udává jako,

Kinematická viskozita = \\frac{Viskozita kapaliny}{Hustota kapaliny}

Rovnice Reynoldsova čísla,

Reynoldsovo číslo= \\frac{Hustota kapaliny \\cdot rychlost proudění\\cdot Hydraulický Průměr průtoku/Délka}{Viskozita kapaliny}

Výše uvedená rovnice je vytvořena jako níže, pokud ji napíšeme ve formě kinematické viskozity,

[Reynoldsovo číslo= \\frac{rychlost proudění\\cdot Hydraulický průměr proudění/Délka}{Kinematická viskozita tekutiny}

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

Reynoldsův číselný válec

Pokud tekutina protéká válcem a chceme vypočítat Reynoldovo číslo kapaliny protékající válcem. Ostatní všechny parametry závisí na typu kapaliny, ale průměr se bere jako průměr hydrauliky DH (Za tímto účelem by měl proud řádně vycházet z válce)

Reynoldsovo číslo hmotnostní průtok

Poté analyzujeme Reynoldovu číselnou rovnici, pokud chceme vidět vztah mezi Reynoldovým číslem a hmotnostním průtokem.

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

Jak víme z rovnice kontinuity, hmotnostní průtok je vyjádřen níže,

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

Vložením hodnot hmotnostního průtoku do Reynoldsovy číselné rovnice

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

Z výše uvedeného výrazu lze jasně poznamenat, že Reynoldovo číslo má přímý vztah s hmotnostní průtok.

Laminární vs turbulentní proudění Reynoldsovo číslo | Reynoldsovo číslo laminární vs. turbulentní

Obecně platí, že v mechanika tekutinanalyzujeme dva typy proudění. Jedním z nich je laminární proudění který se vyskytuje při nízké rychlosti, a další je turbulentní proudění, které se obecně vyskytuje při vysoké rychlosti. Jeho název popisuje laminární proudění jako proudění částic tekutiny v lamině (lineární) v celém toku. V turbulentním proudění se tekutina pohybuje náhodným pohybem v celém toku.

Pochopme tento důležitý bod podrobně,

Laminární a turbulentní
Reynoldsovo číslo pro Laminární a turbulentní proudění
Obrázek kreditu:Joseasorrentino, Přechod laminární a turbulentní, CC BY-SA 3.0

Laminární proudění

V laminárním proudění se sousední vrstvy tekutých částic neprotínají navzájem a proudění v paralelních směrech je známé jako laminární proudění.

V laminárním proudění proudí všechny vrstvy kapaliny v přímce.

  • Existuje možnost výskytu laminárního proudění, když kapalina proudí nízkou rychlostí a průměr potrubí je malý.
  • Tok toku s Reynoldsovým číslem menším než 2000 je považován za laminární tok.
  • Tok kapaliny je velmi lineární. Existuje průsečík sousedních vrstev tekutiny a proudí paralelně k sobě navzájem as povrchem potrubí.
  • Při laminárním proudění je střihový stres závisí pouze na viskozitě kapaliny a nezávisle na hustotě kapaliny.

Turbulentní proudění

Turbulentní proudění je opačné k laminárnímu proudění. Tady v toku tekutiny se sousední vrstvy tekoucí tekutiny protínají navzájem a neproudí navzájem paralelně, což se nazývá turbulentní proudění.

Sousední vrstvy tekutiny nebo částice tekutiny neproudí v přímém směru v turbulentním proudu. Plynou náhodně klikatými směry.

  • Turbulentní proudění je možné, pokud je rychlost proudící tekutiny vysoká a průměr trubky je větší.
  • Hodnota Reynoldsova čísla může identifikovat turbulentní tok. Pokud je hodnota Reynoldsova čísla větší než 4000, pak je tok považován za turbulentní tok.
  • Tekoucí tekutina neteče jednosměrně. Dochází ke směšování nebo průniku různých vrstev tekutin, které neproudí v paralelních směrech navzájem, ale protínají se navzájem.
  • Smykové napětí závisí na jeho hustotě v turbulentním proudění.

Reynoldsovo číslo pro plochou desku

Pokud analyzujeme tok po ploché desce, pak se Reynoldsovo číslo vypočítá z délky charakteristiky ploché desky.

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

Ve výše uvedené rovnici je průměr D nahrazen L, což je charakteristická délka toku po ploché desce.

Reynoldsovo číslo vs koeficient odporu

Předpokládejme, že hodnota Reynoldsova čísla je menší než setrvačná síla. Existuje vyšší viskózní síla, která získává dominanci nad setrvačnou silou.

Pokud je viskozita kapaliny vyšší, pak tažná síla je vyšší.

Reynoldsovo číslo koule

Chcete-li to pro tento případ vypočítat, vzorec je

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

Zde se průměr D při výpočtech, jako je válec a trubka, považuje za průměr hydrauliky koule.

Co je to Reynoldsovo číslo?

Reynoldovo číslo je poměr setrvačné síly k viskózní síle. Re to naznačuje. Je to bezrozměrné číslo.

Re= \\frac{Síla setrvačnosti}{viskózní síla}

Význam Reynoldsova čísla | Fyzický význam Reynoldsova čísla

Reynoldovo číslo není nic jiného než srovnání dvou sil. Jeden je setrvačná síla a druhý je viskózní síla. Vezmeme-li poměr obou sil, získá se bezrozměrné číslo známé jako Reynoldovo číslo. Toto číslo pomáhá znát tokové charakteristiky a vědět, která ze dvou sil více ovlivňuje tok. Reynoldovo číslo je také důležité pro odhad toku.

   Viskózní síla -> Vyšší -> Laminární proudění -> Tok oleje

   Setrvačná síla -> Vyšší -> Turbulentní proudění> Vlny oceánu

Reynoldsův experiment

Osborne Reynolds poprvé provedl Reynoldsův experiment v roce 1883 a sledoval, jak je pohyb vody laminární nebo turbulentní.

Tento experiment je velmi známý v mechanice tekutin. Tento experiment je široce používán k určení a pozorování tří toků. V tomto experimentu voda protéká skleněnou trubicí nebo průhlednou trubkou.

Barvivo se vstřikuje proudem vody ve skleněné trubici. Můžete si všimnout toku barviva uvnitř skleněné trubice. Pokud má barvivo jinou barvu než voda, je to jasně pozorovatelné. Pokud barvivo teče inline nebo lineárně, pak je tok laminární. Pokud barvivo vykazuje turbulenci nebo neteče v řadě, můžeme uvažovat o turbulentním proudění. Tento experiment je pro studenty jednoduchý a poučný, aby se dozvěděli o toku a Reynoldsově čísle.

Kritické Reynoldsovo číslo

Kritické Reynoldsovo číslo je přechodová fáze oblasti laminárního a turbulentního proudění. Když se tok mění z laminárního na turbulentní, je čtení Reynoldova čísla považováno za kritické Reynoldovo číslo. Je označen jako ReCr.  Pro každou geometrii bude toto kritické Reynoldovo číslo jiné.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Reynoldsovo číslo je důležitým pojmem v oblasti inženýrství a vědy. Používá se při studiu toku, přenosu tepla, farmacie atd. Toto téma jsme kvůli jeho důležitosti podrobně zpracovali. K tomuto tématu jsme zahrnuli několik praktických otázek a odpovědí.

Další články o souvisejících tématech klikněte zde Níže naleznete

     

Zanechat komentář