A Reynolds-szám használatánál gyakori hiba, hogy helyes képletbe rossz egységű viszkozitás kerül. A dinamikai és a kinematikai viszkozitás külön mennyiség, ezért az adatlap jelölését és mértékegységét a számítás előtt kell tisztázni.
A Reynolds-szám kalkulátorában az eredményt a megadott sűrűségből, áramlási sebességből, átmérőből és dinamikai viszkozitásból ellenőrizheted. A cikk példája teljes keresztmetszetében folyadékkal telt, kör keresztmetszetű cső egyszerű modelljére vonatkozik.
Egy egységhelyes példa
Legyen a sűrűség 1000 kg/m³, az átlagsebesség 0,1 m/s, a belső átmérő 10 mm, a dinamikai viszkozitás 1 mPa·s. Az átmérő méterben 0,01 m, a viszkozitás pascal-másodpercben 0,001 Pa·s.
A dimenzió nélküli Reynolds-szám:
Re = ρ × v × D / μ = 1000 × 0,1 × 0,01 / 0,001 = 1000.
Ha a nevezőben az 1 mPa·s számértékét átváltás nélkül 1 Pa·s-ként használnánk, az eredmény 1 lenne. Az ezerszeres eltérés pusztán az előtagból keletkezne, miközben az összes többi adat változatlan.
Dinamikai és kinematikai viszkozitás
A két mennyiség kapcsolata ν = μ / ρ. A példában 0,001 / 1000 = 0,000001 m²/s, azaz 1 mm²/s a kinematikai viszkozitás.
Kinematikai adattal a képlet Re = v × D / ν. Ha ebbe már a kinematikai viszkozitást helyettesíted, a sűrűséget nem kell még egyszer beszorozni. A két képlet közötti választás a rendelkezésre álló adat jellegétől függ.
Az adatlap száma mellé másold oda az egységet is. Egy önmagában szereplő „1” alapján nem dönthető el, hogy melyik mennyiséget és milyen előtagot kell használni.
Sebességváltoztatás azonos csőben
Változatlan sűrűség, átmérő és viszkozitás mellett a Reynolds-szám a sebességgel arányosan változik. 0,3 m/s esetén 3000, 0,5 m/s esetén 5000 adódik.
A DG kalkulátor a kör keresztmetszetű cső modelljében 2300 és 4000 körüli irányadó választóértékekkel jelöl átmeneti tartományt. Ezek programbeli tájékoztató határok, és nem univerzális, minden geometriára érvényes fizikai küszöbök. A belépési feltételek és a zavarások is számítanak.
Határközeli eredménynél a kategóriacím helyett magát a Reynolds-számot és az alkalmazott feltételezést is jegyezd fel. Egyetlen szó nem helyettesíti a mérnöki vizsgálatot.
Nagyobb átmérő: mit tartasz állandónak?
Azonos sebességnél az átmérő kétszerezése kétszerezi a Reynolds-számot. Ha viszont azonos térfogatáramot tartasz, a kör keresztmetszete négyszeres lesz, ezért az átlagsebesség negyedére csökken.
Ebben a második esetben a sebesség és az átmérő szorzata 1/4 × 2 = 1/2 arányban változik. Az eredeti 1000 helyett 500 lesz a Reynolds-szám, ha a többi anyagjellemző állandó.
A két állítás nem ellentmondás. Más adatot tartottunk rögzítve. Az átmérő módosításáról szóló következtetéshez mindig hozzá kell tenni, hogy a sebesség vagy a térfogatáram állandó-e.
Az eredmény felhasználásának határa
A Reynolds-szám önmagában nem ad nyomásveszteséget, szivattyúteljesítményt vagy megbízható térfogatáramot. Ezekhez további geometriai, anyag- és üzemi adatok szükségesek. A cikk számítása ezért összehasonlítás és tanulási ellenőrzés.
Hőmérséklet-változásnál különösen a viszkozitási adatot érdemes újra megvizsgálni. Az új állapothoz a korábbi adatlapérték automatikus átvitele indokolatlanul pontosnak látszó eredményt adhat.
Gyakori kérdések
Van mértékegysége a Reynolds-számnak?
Nincs. Az egységhelyesen behelyettesített képletben a mértékegységek kiesnek.
A külső csőátmérő jó bemenet?
A bemutatott belső áramlásnál a megfelelő belső átmérő szükséges. Más geometriánál a jellemző hossz meghatározása is eltérhet.
A 3000-es eredmény biztosan turbulens?
A használt egyszerű besorolásban átmeneti érték. A tényleges áramlási viselkedéshez a modell feltételeit és az üzemi körülményeket is vizsgálni kell.