Darmowe narzędzie inżynieryjne
Kalkulator liczby Reynoldsa
Oblicz liczbę Reynoldsa na podstawie prędkości lub natężenia przepływu. Wizualny wskaźnik przepływu laminarnego/przejściowego/turbulentnego. Obliczanie długości wejścia i typowe ustawienia wstępne dla cieczy.
Wyniki
Liczba Reynoldsa
Liczba Reynoldsa to stosunek sił bezwładności do sił lepkości w przepływającym płynie:
- v — prędkość przepływu (m/s)
- D — średnica wewnętrzna rury (m)
- ν — lepkość kinematyczna (m²/s); 1 cSt = 10⁻⁶ m²/s
- ρ — gęstość płynu (kg/m³)
- μ — lepkość dynamiczna (Pa·s)
Progi reżimu przepływu
| Zakres Reynoldsa | Reżim | Charakterystyka |
|---|---|---|
| Re < 2300 | Laminarny | Gładkie, uporządkowane warstwy; współczynnik tarcia f = 64/Re; przewidywalny |
| 2300 – 4000 | Przejściowe | Niestabilny; okresowe turbulencje; należy unikać projektowania w tym miejscu |
| Re > 4000 | Turbulentny | Chaotyczny; większe tarcie; dla f użyj wzoru Colebrooka-White'a |
Długość wejścia hydrodynamicznego
Odległość od wlotu rury do momentu, w którym profil prędkości stanie się w pełni ukształtowany:
Typowe lepkości płynów
| Płyn | Temperatura | ν (cSt) | ρ (kg/m³) |
|---|---|---|---|
| Woda | 20°C | 1.004 | 998 |
| Woda | 40°C | 0.658 | 992 |
| Woda | 80°C | 0.365 | 972 |
| Olej hydrauliczny ISO VG 32 | 40°C | 32 | 870 |
| Olej hydrauliczny ISO VG 46 | 40°C | 46 | 870 |
| Olej hydrauliczny ISO VG 68 | 40°C | 68 | 880 |
| Powietrze | 20°C, 1 atm | 15.6 | 1.204 |
| Olej silnikowy SAE 30 | 40°C | 100 | 880 |
Przykład praktyczny
Biorąc pod uwagę: v = 2 m/s, D = 25 mm, olej ISO VG 32 w temp. 40°C (ν = 32 cSt)
Re = 2 × 0,025 / (32 × 10⁻⁶) = 1,563
Reżim: Laminarny (Re < 2300)
Długość odcinka wlotowego: Le = 0,06 × 1563 × 0,025 = 2,34 m
Prędkość krytyczna dla Re = 2300: v_crit = 2300 × 32 × 10⁻⁶ / 0,025 = 2,94 m/s
💡 Wskazówka: W układach hydraulicznych z olejem (ν = 30–100 cSt) przepływ jest prawie zawsze laminarny ze względu na wysoką lepkość. W układach wodnych przepływ jest zazwyczaj turbulentny, ponieważ ν ≈ 1 cSt.
Liczba Reynoldsa Re = vD/ν to wielkość bezwymiarowa wyrażająca stosunek sił bezwładności do sił lepkości w przepływającym płynie. Pozwala ona określić, czy przepływ będzie laminarny (uwarstwiony, spokojny), czy turbulentny (burzliwy, chaotyczny).
Nazwana na cześć Osborne’a Reynoldsa, który w słynnym doświadczeniu z 1883 roku z użyciem strugi barwnika w szklanej rurze zademonstrował przejście przepływu laminarnego w turbulentny.
Dla przepływu w przewodach o przekroju kołowym wartości graniczne wynoszą:
- Re < 2300: Przepływ laminarny — płyn porusza się w gładkich, równoległych warstwach bez mieszania poprzecznego
- 2300 – 4000: Przepływ przejściowy — przepływ jest niestabilny i może przełączać się między ruchem laminarnym a burzliwym
- Re > 4000: Przepływ turbulentny (burzliwy) — intensywne mieszanie, wiry, większe straty hydrauliczne
Powyższe progi dotyczą rur okrągłych. Dla kanałów otwartych oraz innych geometrii obowiązują odmienne wartości krytyczne.
Lepkość kinematyczna ν = μ/ρ, gdzie μ to lepkość dynamiczna, a ρ to gęstość płynu.
Jednostki: m²/s lub cSt (centystokes). 1 cSt = 10⁻⁶ m²/s.
Typowe wartości: woda w 20°C ≈ 1 cSt; olej hydrauliczny VG 32 w 40°C ≈ 32 cSt; powietrze w 20°C ≈ 15.6 cSt (znacznie wyższa lepkość kinematyczna niż wody ze względu na małą gęstość powietrza mimo bardzo niskiej lepkości dynamicznej).
Gdy płyn wpływa do rury, profil prędkości w przekroju wlotowym jest początkowo płaski (wyrównany). W miarę narastania warstwy przyściennej od ścianek rury profil stopniowo przekształca się w pełni rozwinięty rozkład prędkości (paraboliczny dla przepływu laminarnego).
Długość odcinka wlotowego (rozbiegowego) to odległość potrzebna do ukształtowania profilu:
- Przepływ laminarny: Le ≈ 0.06 × Re × D (może być bardzo duża przy wysokich wartościach Re)
- Przepływ turbulentny: Le ≈ 4.4 × Re1/6 × D (stosunkowo krótka, zazwyczaj 10–60 średnic rury)
Temperatura silnie wpływa na lepkość, szczególnie w przypadku olejów. Lepkość oleju hydraulicznego spada o około 50% na każde 20°C wzrostu temperatury.
Przykład: Olej ISO VG 46 ma lepkość ~46 cSt w 40°C, ale ~200 cSt w 0°C oraz ~15 cSt w 80°C. Powoduje to drastyczną zmianę liczby Reynoldsa — podczas zimnego rozruchu w układzie może panować zupełnie inny charakter przepływu niż w temperaturze roboczej.
Lepkość wody zmienia się znacznie łagodniej: ~1.8 cSt w 0°C, ~1 cSt w 20°C, ~0.3 cSt w 80°C.
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Profesjonalne urządzenia i oprogramowanie do wyważania w terenie. Używane w ponad 50 krajach.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko jest inżynierem analizy wibracji oraz założycielem i prezesem firmy Vibromera. Od ponad 15 lat wyważa maszyny wirujące w terenie, a nie na stanowisku badawczym: mulczery, wentylatory przemysłowe, kruszarki, wirówki, wały i wrzeciona. To właśnie z tej pracy wyrosły przyrządy Balanset — zaprojektowano je jako narzędzie, które specjalista może zabrać do maszyny i obsłużyć samodzielnie, na miejscu, a nie jako sprzęt laboratoryjny. Vibromera powstała w 2017 roku, a od 2023 roku ma siedzibę w Porto w Portugalii. Tutaj odbywają się prace rozwojowe, montaż i wsparcie linii Balanset. Flagowym przyrządem jest Balanset-1A, przenośny analizator do wyważania w jednej i w dwóch płaszczyznach oraz do diagnostyki wibracji. Nikolai osobiście uczestniczy we wsparciu klientów, w rozwiązywaniu trudnych przypadków wyważania i w rozwoju oprogramowania. Pracuje z klientami na całym świecie, w każdym języku.
