Utilizzare il numero di Reynolds per il flusso del tubo per trovare se si tratta di flusso laminare o flusso turbolento
Introduzione
Per le applicazioni di flusso del tubo, è spesso importante essere in grado di determinare se una data condizione di flusso è flusso laminare o flusso turbolento. Diverse equazioni o metodi di analisi si applicano spesso alle condizioni di flusso laminare e flusso turbolento.
I concetti di flusso turbolento e laminare sono mostrati nel diagramma nella sezione successiva., Il flusso laminare (chiamato anche flusso streamline o flusso viscoso) si verifica per un basso numero di Reynolds, con velocità di flusso relativamente lenta e alta viscosità È caratterizzato da tutti i vettori di velocità del fluido allineati nella direzione del flusso. Flusso turbolento, d’altra parte si verifica ad alto numero di Reynolds, con relativamente alta velocità di flusso e bassa viscosità. Ha vettori di velocità puntuali in tutte le direzioni, sebbene il flusso complessivo sia in una direzione, lungo l’asse del tubo.
Il trasporto pratico di acqua o aria in un tubo o in un altro condotto chiuso è tipicamente un flusso turbolento., Allo stesso modo, il flusso di tubi di altri gas o liquidi con viscosità simile all’acqua sarà normalmente trasportato in condotti in condizioni di flusso turbolento. Il flusso laminare sarà spesso presente con liquidi ad alta viscosità, come gli oli lubrificanti.
Il numero di Reynolds
Il criterio tipico per stabilire se il flusso del tubo è laminare o turbolento è il valore del numero di Reynolds., Il numero di Reynolds per il flusso del tubo è definito come Re = DVp / μ, dove D è il diametro del tubo, V è la velocità media del flusso nel tubo, ρ è la densità del fluido che scorre e μ è la viscosità dinamica del fluido che scorre. Re è un numero adimensionale. Qualsiasi insieme coerente di unità può essere utilizzato per D, V, ρ e μ, e si tradurrà in numero di Reynolds essere adimensionale. I criteri generalmente accettati per il flusso laminare e il flusso turbolento in termini di Re sono i seguenti:
Per Re< 2100, è flusso laminare.,
Per Re > 4000, è flusso turbolento.
Per 2100< Re< 4000, il flusso è nella regione di transizione.
Per il flusso nella regione di transizione, il flusso può essere laminare o turbolento, a seconda della natura dell’ingresso al tubo e della rugosità della parete del tubo.
Condotti non circolari-Raggio idraulico
Calcoli di esempio
Considerare il flusso del tubo di 1,2 cfs di acqua a 50oF attraverso un tubo di diametro 4”. Qual è il numero di Reynolds per questo flusso?, È flusso laminare o flusso turbolento?
Soluzione: sono necessari valori per la densità e la viscosità dell’acqua a 50oF. Tali valori sono disponibili in manuali di meccanica dei fluidi o termodinamica, manuali e su Internet.
I valori necessari per questo problema sono: ρ = 1,94 lumache/ft3 e μ = 2,73 x 10-5 lb-sec/ft2.
La velocità del flusso, V, può essere calcolata da V = Q/A = Q/(nD2/4) = 1.2/ = 1.34 ft/sec.
Sostituendo i valori in Re = DVp / μ si ottiene Re = (1/3)(1.34)(1.94)/2.73 x 10-5, o Re = 3,17 x 104.,
Questo valore del numero di Reynolds è maggiore di 4000, quindi questo è flusso turbolento.
Questo post fa parte della serie: Calcoli del flusso del tubo
I calcoli del flusso del tubo includono l’utilizzo del numero di Reynolds per scoprire se il flusso è flusso laminare o flusso turbolento. La perdita della testa di attrito può essere trovata usando l’equazione di Darcy Weisbach e il fattore di attrito. La lunghezza dell’entrata per flusso completamente sviluppato può essere trovata per flusso turbolento e per flusso laminare.,
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