Use el número de Reynolds para el flujo de tubería para encontrar si se trata de flujo Laminar o flujo turbulento
Introducción
para aplicaciones de flujo de tubería, a menudo es importante poder determinar si una condición de flujo dada es flujo laminar o flujo turbulento. Diferentes ecuaciones o métodos de análisis a menudo se aplican a las condiciones de flujo laminar y de flujo turbulento.
los conceptos de flujo turbulento y laminar se muestran en el diagrama en la siguiente sección., El flujo Laminar (también llamado flujo aerodinámico o flujo viscoso) ocurre para el número bajo de Reynolds, con velocidad de flujo relativamente lenta y alta viscosidad se caracteriza por todos los vectores de velocidad del fluido alineados en la dirección del flujo. El flujo turbulento, por otro lado, ocurre con un alto número de Reynolds, con una velocidad de flujo relativamente alta y baja viscosidad. Tiene vectores de velocidad de punto en todas las direcciones, aunque el flujo total está en una dirección, a lo largo del eje de la tubería.
El transporte práctico de agua o aire en una tubería u otro conducto cerrado es típicamente un flujo turbulento., Del mismo modo, el flujo de tubería de otros gases o líquidos con viscosidad similar al agua normalmente se transportará en conductos bajo condiciones de flujo turbulento. El flujo Laminar a menudo estará presente con líquidos de alta viscosidad, como aceites lubricantes.
El número de Reynolds
el criterio típico para determinar si el flujo de la tubería es laminar o turbulento es el valor del número de Reynolds., El número de Reynolds para el flujo de la tubería se define como Re = DVp / μ, Donde D es el diámetro de la tubería, V es la velocidad de flujo promedio en la tubería, ρ es la densidad del fluido que fluye y μ es la viscosidad dinámica del fluido que fluye. Re es un número adimensional. Cualquier conjunto consistente de unidades se puede utilizar para D, V, ρ y μ, y dará lugar a que el número de Reynolds sea adimensional. Los criterios generalmente aceptados para flujo laminar y flujo turbulento en términos de Re son los siguientes:
para Re < 2100, es flujo laminar.,
Para Re > 4000, es un flujo turbulento.
Para 2100 < Re < 4000, el flujo es en la región de transición.
para el flujo en la región de transición, el flujo puede ser laminar o turbulento, dependiendo de la naturaleza de la entrada a la tubería y la rugosidad de la pared de la tubería.
conductos no circulares-radio hidráulico
cálculos de ejemplo
considere el flujo de tubería de 1.2 cfs de agua a 50oF a través de una tubería de 4″ de diámetro. ¿Cuál es el número de Reynolds para este flujo?, ¿Es flujo laminar o flujo turbulento?
solución: se necesitan valores para la densidad y viscosidad del agua a 50oF. Estos valores están disponibles en los libros de texto de mecánica de fluidos o termodinámica, manuales y en internet.
los valores necesarios para este problema son: ρ = 1.94 slugs / ft3 y μ = 2.73 x 10-5 lb-seg/ft2.
La velocidad de flujo, V, se puede calcular a partir de V = Q/A = Q/(nD2/4) = 1.2/ = 1.34 ft/seg.
sustituyendo los valores en Re = DVp / μ Da Re = (1/3)(1.34)(1.94)/2.73 x 10-5, o Re = 3.17 x 104.,
Este valor del número de Reynolds es mayor que 4000, por lo que este es un flujo turbulento.
este post es parte de la serie: cálculos de flujo de tubería
los cálculos de flujo de tubería incluyen el uso del número de Reynolds para encontrar si el flujo es flujo laminar o flujo turbulento. La pérdida de carga por fricción se puede encontrar utilizando la ecuación de Darcy Weisbach y el factor de fricción. La longitud de entrada para el flujo completamente desarrollado se puede encontrar para el flujo turbulento y para el flujo laminar.,
- cálculos de flujo de tubería 1: La longitud de entrada para un flujo completamente desarrollado
- cálculos de flujo de tubería 2: Número de Reynolds y Laminar & flujo turbulento
- cálculos de flujo de tubería 3: el Factor de fricción & pérdida de cabeza por fricción
- fórmulas de Excel para calcular los caudales de agua para diferentes tamaños de tubería
- cálculos de flujo de tubería/pérdida de cabezal/factor de fricción con plantillas de hoja de cálculo de Excel