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Reynolds-Zahl-Rechner
Reynolds-Zahl aus Geschwindigkeit oder Durchflussrate berechnen. Visuelle Anzeige für laminare/Übergangs-/turbulente Strömung. Berechnung der Einlauflänge und gängige Fluidvoreinstellungen.
Ergebnisse
Reynolds-Zahl
Die Reynolds-Zahl ist das Verhältnis von Trägheitskräften zu viskosen Kräften in einer strömenden Flüssigkeit:
- v — Strömungsgeschwindigkeit (m/s)
- D — Rohrinnendurchmesser (m)
- ν — kinematische Viskosität (m²/s); 1 cSt = 10⁻⁶ m²/s
- ρ — Flüssigkeitsdichte (kg/m³)
- μ — dynamische Viskosität (Pa·s)
Strömungsregime-Schwellenwerte
| Reynolds-Bereich | Regime | Eigenschaften |
|---|---|---|
| Re < 2.300 | laminar | Glatte, geordnete Schichten; Reibungsfaktor f = 64/Re; vorhersagbar |
| 2.300 – 4.000 | Übergang | Instabil; intermittierende Turbulenzen; Konstruktion hier vermeiden |
| Re > 4.000 | Turbulent | Chaotisch; höhere Reibung; Colebrook-White für f verwenden |
Hydrodynamische Eintrittslänge
Die Entfernung vom Rohreinlass bis zur vollständigen Ausbildung des Geschwindigkeitsprofils:
Gängige Flüssigkeitsviskositäten
| Flüssigkeit | Temperatur | ν (cSt) | ρ (kg/m³) |
|---|---|---|---|
| Wasser | 20 °C | 1.004 | 998 |
| Wasser | 40 °C | 0.658 | 992 |
| Wasser | 80 °C | 0.365 | 972 |
| Hydrauliköl ISO VG 32 | 40 °C | 32 | 870 |
| Hydrauliköl ISO VG 46 | 40 °C | 46 | 870 |
| Hydrauliköl ISO VG 68 | 40 °C | 68 | 880 |
| Luft | 20 °C, 1 atm | 15.6 | 1.204 |
| Motoröl SAE 30 | 40 °C | 100 | 880 |
Praktisches Beispiel
Gegeben: v = 2 m/s, D = 25 mm, Öl ISO VG 32 bei 40°C (ν = 32 cSt)
Re = 2 × 0,025 / (32 × 10⁻⁶) = 1,563
Regime: laminar (Re < 2300)
Eingabelänge: Le = 0,06 × 1563 × 0,025 = 2,34 m
Kritische Geschwindigkeit für Re = 2300: v_krit = 2300 × 32 × 10⁻⁶ / 0,025 = 2,94 m/s
💡 Tipp: In Hydrauliksystemen mit Öl (ν = 30–100 cSt) ist die Strömung aufgrund der hohen Viskosität fast immer laminar. Wassersysteme weisen typischerweise turbulente Strömung auf, da ν ≈ 1 cSt.
Die Reynolds-Zahl Re = vD/ν ist eine dimensionslose Kennzahl der Strömungsmechanik, die das Verhältnis von Trägheitskräften zu Zähigkeitskräften (Reibungskräften) in einem strömenden Fluid beschreibt. Sie gibt an, ob eine Strömung laminar (geschichtet) oder turbulent (verwirbelt) verläuft.
Benannt nach Osborne Reynolds, der den Strömungsumschlag 1883 in seinem berühmten Farbfadenversuch im Glasrohr nachwies.
Für die Rohrströmung gelten folgende kritische Schwellenwerte:
- Re < 2300: Laminar — das Fluid strömt geordnet in parallelen Schichten ohne Quervermischung
- 2300 – 4000: Übergangsbereich — die Strömung ist instabil und kann zwischen laminar und turbulent wechseln
- Re > 4000: Turbulent — starke Verwirbelung, Queraustausch und höherer Druckverlust
Diese Grenzwerte gelten für glatte Rohre mit Kreisquerschnitt. Für offene Gerinne oder Umströmungen gelten andere kritische Reynolds-Zahlen.
Kinematische Viskosität ν = μ/ρ, wobei μ die dynamische Viskosität und ρ die Dichte ist.
Einheiten: m²/s oder cSt (Centistokes). 1 cSt = 10⁻⁶ m²/s.
Typische Werte: Wasser bei 20°C ≈ 1 cSt; Hydrauliköl VG 32 bei 40°C ≈ 32 cSt; Luft bei 20°C ≈ 15.6 cSt (aufgrund der geringen Luftdichte trotz niedriger dynamischer Viskosität deutlich höher als bei Wasser).
Tritt ein Fluid in ein Rohr ein, ist das Geschwindigkeitsprofil zunächst nahezu konstant (Blockprofil). Durch die Wandreibung bildet sich entlang der Rohrwand eine Grenzschicht aus, bis schließlich das voll ausgebildete Geschwindigkeitsprofil erreicht wird (parabolisch bei laminarer Strömung).
Die hydrodynamische Einlauflänge ist die dafür erforderliche Rohrstrecke:
- Laminar: Le ≈ 0.06 × Re × D (kann bei höheren Re-Zahlen sehr lang werden)
- Turbulent: Le ≈ 4.4 × Re1/6 × D (relativ kurz, meist 10–60 Rohrdurchmesser)
Die Temperatur beeinflusst die Viskosität stark — insbesondere bei Ölen. Die Viskosität von Hydrauliköl sinkt um rund 50% pro 20°C Temperaturanstieg.
Beispiel: Ein Öl der Klasse ISO VG 46 hat ~46 cSt bei 40°C, aber ~200 cSt bei 0°C und nur noch ~15 cSt bei 80°C. Dadurch ändert sich die Reynolds-Zahl drastisch — beim Kaltstart kann eine völlig andere Strömungsform vorliegen als bei Betriebstemperatur.
Bei Wasser ändert sich die Viskosität weniger stark, aber dennoch merklich: ~1.8 cSt bei 0°C, ~1 cSt bei 20°C, ~0.3 cSt bei 80°C.
Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.
Professionelle Feldauswuchtgeräte und -software. Im Einsatz in über 50 Ländern.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ist Schwingungsanalyse-Ingenieur sowie Gründer und Geschäftsführer von Vibromera. Seit mehr als 15 Jahren wuchtet er rotierende Maschinen direkt vor Ort aus statt auf dem Prüfstand: Mulchgeräte, Industrieventilatoren, Brecher, Zentrifugen, Wellen und Spindeln. Aus dieser Arbeit sind die Balanset-Geräte entstanden — sie wurden als Werkzeug konzipiert, das ein Fachmann zur Maschine mitnehmen und dort allein einsetzen kann, nicht als Laborausrüstung. Vibromera wurde 2017 gegründet und hat seinen Sitz seit 2023 in Porto, Portugal. Entwicklung, Montage und Support der Balanset-Reihe finden hier statt. Das Flaggschiffgerät ist das Balanset-1A, ein tragbares Analysegerät für ein- und zweiebeniges Auswuchten sowie für Schwingungsdiagnose. Nikolai ist persönlich in den Kundensupport eingebunden, arbeitet schwierige Auswuchtfälle durch und ist an der Softwareentwicklung beteiligt. Er arbeitet mit Kunden weltweit, in jeder Sprache.
