De Reynolds getal Ren) is een dimensieloze numerieke grootheid die de relatie vaststelt tussen de traagheidskrachten en de stroperige krachten van een vloeistof in beweging. Traagheidskrachten worden bepaald door de tweede wet van Newton en zijn verantwoordelijk voor de maximale versnelling van de vloeistof. Viskeuze krachten zijn de krachten die de beweging van de vloeistof tegenwerken.
Het Reynoldsgetal is van toepassing op elk type vloeistofstroom, zoals stroming in cirkelvormige of niet-cirkelvormige leidingen, in open kanalen en stroming rond ondergedompelde lichamen..
De waarde van het Reynoldsgetal hangt af van de dichtheid, de viscositeit, de snelheid van de vloeistof en de afmetingen van het stroompad. Het gedrag van een vloeistof als functie van de hoeveelheid energie die door wrijving wordt gedissipeerd, hangt af van het feit of de stroming laminair, turbulent of intermediair is. Om deze reden is het nodig om een manier te vinden om het type stroom te bepalen.
Een manier om dit te bepalen is door middel van experimentele methoden, maar ze vereisen veel precisie bij de metingen. Een andere manier om het type stroming te bepalen, is door het Reynolds-getal te verkrijgen.
In 1883 ontdekte Osborne Reynolds dat als de waarde van dit dimensieloze getal bekend is, het type stroming dat elke situatie van vloeistofgeleiding kenmerkt, kan worden voorspeld..
Artikel index
Het Reynoldsgetal wordt gebruikt om het gedrag van een vloeistof te bepalen, dat wil zeggen om te bepalen of de stroming van een vloeistof laminair of turbulent is. De stroming is laminair wanneer de stroperige krachten, die de beweging van de vloeistof tegenwerken, de krachten zijn die domineren en de vloeistof beweegt met voldoende kleine snelheid en in een rechtlijnig pad.
De vloeistof met laminaire stroming gedraagt zich alsof het oneindige lagen zijn die ordelijk over elkaar glijden, zonder te mengen. In ronde kanalen heeft de laminaire stroming een parabolisch snelheidsprofiel, met maximale waarden in het midden van het kanaal en minimale waarden in de lagen nabij het kanaaloppervlak. De waarde van het Reynoldsgetal in laminaire stroming is Ren<2000.
De stroming is turbulent wanneer de traagheidskrachten dominant zijn en de vloeistof beweegt met fluctuerende snelheidsveranderingen en onregelmatige trajecten. Turbulente stroming is erg onstabiel en vertoont impulsoverdrachten tussen vloeistofdeeltjes.
Wanneer het fluïdum in een cirkelvormige leiding circuleert, met turbulente stroming, kruisen de fluïdumlagen elkaar en vormen wervelingen en hun beweging heeft de neiging chaotisch te zijn. De waarde van het Reynoldsgetal voor turbulente stroming in een cirkelvormig kanaal is Ren > 4000.
De overgang tussen laminaire stroming en turbulente stroming vindt plaats voor Reynoldsgetalwaarden tussen 2000 Y 4000.
De vergelijking die wordt gebruikt om het Reynoldsgetal in een kanaal met een cirkelvormige doorsnede te berekenen, is:
Ren = ρVD / η
ρ = Vloeistofdichtheid (kg / m3
V. = Stroomsnelheid (m3/ s
D = Karakteristieke lineaire afmeting van het vloeistofpad, die voor het geval van het ronde kanaal de diameter vertegenwoordigt.
η = dynamische viscositeit van de vloeistof (Pas
De relatie tussen viscositeit en dichtheid wordt gedefinieerd als kinematische viscositeit v η / ρ, en zijn eenheid is mtwee/ s.
De vergelijking van het Reynoldsgetal als functie van de kinematische viscositeit is:
Ren = VD / v
In kanalen en kanalen met niet-ronde doorsneden staat de karakteristieke afmeting bekend als hydraulische diameter DH. y vertegenwoordigt een algemene dimensie van het vloeistofpad.
De algemene vergelijking voor het berekenen van het Reynoldsgetal in leidingen met niet-cirkelvormige doorsneden is:
Ren = ρV 'DH. / η
V '= Gemiddelde stroomsnelheid =GAAT
Hydraulische diameter DH. legt de relatie tussen het gebied vast NAAR van de dwarsdoorsnede van de stroomstroom en de bevochtigde omtrek P.M. .
DH. = 4A / PM.
De natte omtrek P.M. is de som van de lengtes van de wanden van het kanaal, of het kanaal, die in contact staan met de vloeistof.
U kunt ook het Reynolds-getal berekenen van een vloeistof die een object omgeeft. Bijvoorbeeld een bol ondergedompeld in een vloeistof die met snelheid beweegt V.. De bol ervaart een sleepkracht F.R gedefinieerd door de Stokes-vergelijking.
F.R = 6πRVη
R = straal van de bol
Het Reynoldsgetal van een bol met snelheid V. ondergedompeld in een vloeistof is:
Ren = ρV R / η
Ren<1 cuando el flujo es laminar y Ren > 1 wanneer de stroming turbulent is.
Hieronder volgen drie oefeningen voor het aanbrengen van Reynolds-nummers: ronde buis, rechthoekige buis en bol ondergedompeld in een vloeistof.
Bereken het Reynoldsgetal van propyleenglycol a 20 °C in een cirkelvormig kanaal met diameter 0,5 cm. De grootte van de stroomsnelheid is 0,15 m3/ s. Wat is het type stroom?
D 0,5 cm 5.10-3m (karakteristieke dimensie)
Vloeistofdichtheid is ρ = 1,036 g / cm3= 1036 kg / m3
Viscositeit van de vloeistof is η = 0,042 Pa s = 0,042 kg / m.s
Stroomsnelheid is V. 0,15 m3/ s
De Reynoldsgetalvergelijking wordt gebruikt in een cirkelvormig kanaal.
Ren ρU/η
Ren 1036 kg / m3x0,15m3/ s x 5,10-3m(0,042 kg / m.s) = 18,5
De stroming is laminair omdat de waarde van het Reynoldsgetal laag is ten opzichte van de relatie Ren<2000
Bepaal het type stroom van de ethanol dat met een snelheid van 25 ml / min in een rechthoekige buis stroomt. De afmetingen van het rechthoekige gedeelte zijn 0,5 cm en 0,8 cm.
Dichtheid ρ = 789 kg / m3
Dynamische viscositeit η = 1074 mPa s = 1074,10-3 kg / m.s
Bepaal eerst de gemiddelde stroomsnelheid.
V ' GAAT
V = 25 ml / min = 4.16.10-7m3/ s
De doorsnede is rechthoekig waarvan de zijden 0,005 m en 0,008 m zijn. De dwarsdoorsnede is A = 0,005 mx0,008 m = 4,10-5mtwee
V ' (4.16.10-7m3/ s) / (4.10-5mtwee) = 1,04 × 10-tweeMevrouw
De natgemaakte omtrek is de som van de zijden van de rechthoek.
P.M.0,013 m
De hydraulische diameter is DH. = 4A / PM.
DH. 4 × 4.10-5mtwee/ 0,013m
DH.= 1,23,10-tweem
Het Reynolds-getal wordt verkregen uit de vergelijking Ren = ρV 'DH. / η
Ren = (789 kg / m3x1.04 × 10-tweem / s x1.23.10-tweem) / 1.074,10-3 kg / m.s
Ren = 93974
De stroming is turbulent omdat het Reynoldsgetal erg groot is (Ren> 2000)
Een bolvormig latexpolystyreendeeltje waarvan de straal is R= 2000 nm wordt verticaal in het water geworpen met een beginsnelheid van grootte V.0= 10 m / s. Bepaal het Reynoldsgetal van het deeltje dat in het water is ondergedompeld
Deeltjesdichtheid ρ = 1,04 g / cm3 = 1040 kg / m3
R= 2000 nm = 0,000002 m
Dichtheid van het water ρag 1000 kg / m3
Viscositeit η 0,001 kg / (m · s)
Het Reynolds-getal wordt verkregen door de vergelijking Ren = ρV R / η
Ren = (1000 kg / m3X10 m / s X 0,000002 m) / 0,001 kg / (m · s)
Ren = 20
Het Reynoldsgetal is 20. De stroming is turbulent.
Het Reynoldsgetal speelt een belangrijke rol in de vloeistofmechanica en warmteoverdracht omdat het een van de belangrijkste parameters is die een vloeistof kenmerken. Enkele van de toepassingen worden hieronder vermeld.
1-Het wordt gebruikt om de beweging te simuleren van organismen die zich verplaatsen op vloeibare oppervlakken, zoals: bacteriën die in water zijn gesuspendeerd, die door de vloeistof zwemmen en willekeurige beweging veroorzaken.
2-It heeft praktische toepassingen in de stroming van leidingen en in vloeistofcirculatiekanalen, opgesloten stromingen, in het bijzonder in poreuze media.
3-In de suspensies van vaste deeltjes ondergedompeld in een vloeistof en in emulsies.
4-Het Reynoldsgetal wordt toegepast in windtunneltests om de aerodynamische eigenschappen van verschillende oppervlakken te bestuderen, vooral in het geval van vliegtuigvluchten.
5-Het wordt gebruikt om de beweging van insecten in de lucht te modelleren.
6-Het ontwerp van chemische reactoren vereist het gebruik van het Reynolds-getal om het stromingsmodel te kiezen, rekening houdend met drukverliezen, energieverbruik en het gebied van warmtetransmissie..
7-In de voorspelling van de warmteoverdracht van elektronische componenten (1).
8-Tijdens het besproeien van de tuinen en boomgaarden waarin het nodig is om de stroom water te kennen die uit de leidingen komt. Om deze informatie te verkrijgen, wordt het hydraulische drukverlies bepaald, dat gerelateerd is aan de wrijving die bestaat tussen het water en de wanden van de leidingen. De drukval wordt berekend zodra het Reynolds-getal is verkregen.
In de biologie vereist de studie van de beweging van levende organismen door water, of in vloeistoffen met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met water, het verkrijgen van het Reynolds-getal, dat afhangt van de grootte van de organismen en de snelheid waarmee ze zich verplaatsen..
Bacteriën en eencellige organismen hebben een zeer laag Reynoldsgetal (Ren<<1), bijgevolg heeft de stroming een laminair snelheidsprofiel met overwegend stroperige krachten.
Organismen met een grootte die dicht bij mieren ligt (tot 1 cm) hebben een Reynoldsgetal in de orde van 1, wat overeenkomt met het overgangsregime waarin de traagheidskrachten die op het organisme inwerken even belangrijk zijn als de stroperige krachten van de vloeistof..
Bij grotere organismen zoals mensen is het Reynoldsgetal erg groot (Ren>> 1.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.