Бесплатный инженерный инструмент
Калькулятор числа Рейнольдса
Расчет числа Рейнольдса по скорости или расходу. Визуальный индикатор ламинарного/переходного/турбулентного течения. Расчет длины входного участка и стандартные настройки для распространенных жидкостей.
Результаты
Число Рейнольдса
Число Рейнольдса — это отношение инерционных сил к вязким силам в текущей жидкости:
- v — скорость потока (м/с)
- D - внутренний диаметр трубы (м)
- ν — кинематическая вязкость (м²/с); 1 сСт = 10⁻⁶ м²/с
- ρ - плотность жидкости (кг/м³)
- μ — динамическая вязкость (Па·с)
Пороговые значения режима течения
| Диапазон чисел Рейнольдса | Режим | Характеристики |
|---|---|---|
| Re < 2 300 | Ламинар | Гладкие, упорядоченные слои; коэффициент трения f = 64/Re; предсказуемость |
| 2 300 – 4 000 | Переходная | Нестабильный режим; периодическая турбулентность; проектирования в этом диапазоне следует избегать |
| Re > 4 000 | Турбулентный | Хаотичный; повышенное трение; для f использовать метод Коулбрука-Уайта |
Гидродинамическая длина входа
Расстояние от входа трубы до точки, где профиль скорости становится полностью развитым:
Типичные значения вязкости жидкостей
| Жидкость | Температура | ν (сСт) | ρ (кг/м³) |
|---|---|---|---|
| Вода | 20 °C | 1.004 | 998 |
| Вода | 40 °C | 0.658 | 992 |
| Вода | 80 °C | 0.365 | 972 |
| Гидравлическое масло ISO VG 32 | 40 °C | 32 | 870 |
| Гидравлическое масло ISO VG 46 | 40 °C | 46 | 870 |
| Гидравлическое масло ISO VG 68 | 40 °C | 68 | 880 |
| Воздух | 20 °C, 1 атм | 15.6 | 1.204 |
| Моторное масло SAE 30 | 40 °C | 100 | 880 |
Практический пример
Дано: v = 2 м/с, D = 25 мм, масло ISO VG 32 при 40 °C (ν = 32 сСт)
Re = 2 × 0,025 / (32 × 10⁻⁶) = 1,563
Режим: Ламинар (Re < 2300)
Длина участка стабилизации: Le = 0,06 × 1563 × 0,025 = 2,34 м
Критическая скорость при Re = 2300: v_crit = 2300 × 32 × 10⁻⁶ / 0,025 = 2,94 м/с
💡 Совет: В гидравлических системах, работающих с маслом (ν = 30–100 сСт), поток почти всегда является ламинарным из-за высокой вязкости. В системах с водой поток, как правило, является турбулентным, поскольку ν ≈ 1 сСт.
Число Рейнольдса Re = vD/ν — это безразмерный критерий подобия, характеризующий отношение сил инерции к силам вязкого трения в потоке жидкости или газа. Оно позволяет определить режим течения: ламинарный (спокойный, слоистый) или турбулентный (вихревой, хаотический).
Названо в честь Осборна Рейнольдса, который наглядно продемонстрировал смену режимов течения в своем классическом опыте 1883 года с подкрашенной струйкой в стеклянной трубе.
Для течения в круглой трубе критические границы режимов составляют:
- Re < 2300: Ламинарный режим — жидкость движется параллельными неперемешивающимися слоями
- 2300 – 4000: Переходный режим — течение неустойчиво, возможен переход между ламинарным и турбулентным режимами
- Re > 4000: Турбулентный режим — интенсивное вихревое перемешивание, пульсации скорости и повышенные потери напора на трение
Эти пороговые значения справедливы для напорных круглых труб. Для открытых каналов и обтекания тел применяются другие критические числа Рейнольдса.
Кинематическая вязкость ν = μ/ρ, где μ — динамическая вязкость, а ρ — плотность среды.
Единицы измерения: м²/с или сСт (сантистокс, cSt). 1 cSt = 10⁻⁶ м²/с = 1 мм²/с.
Типичные значения: вода при 20°C ≈ 1 cSt; гидравлическое масло VG 32 при 40°C ≈ 32 cSt; воздух при 20°C ≈ 15,6 cSt (кинематическая вязкость воздуха намного выше, чем у воды, из-за его малой плотности при низкой динамической вязкости).
На входе потока в трубу профиль скоростей сначала является плоским (равномерным). По мере распространения сил вязкого трения от стенок к оси трубы профиль постепенно перестраивается в полностью развитый (параболический при ламинарном течении).
Длина начального гидродинамического участка — это расстояние до полной стабилизации профиля скорости:
- Ламинарный поток: Le ≈ 0,06 × Re × D (может достигать более 100 диаметров при больших Re)
- Турбулентный поток: Le ≈ 4,4 × Re1/6 × D (относительно короткий участок, обычно 10–60 диаметров)
Температура сильно влияет на вязкость жидкостей, особенно минеральных и синтетических масел. Вязкость гидравлического масла падает примерно на 50% при каждом повышении температуры на 20°C.
Пример: масло ISO VG 46 имеет вязкость ~46 cSt при 40°C, но ~200 cSt при 0°C и ~15 cSt при 80°C. Это радикально меняет число Рейнольдса: при холодном пуске в гидросистеме может наблюдаться ламинарный режим с высокими потерями давления, а при рабочей температуре — турбулентный.
Вязкость воды изменяется менее резко: ~1,8 cSt при 0°C, ~1 cSt при 20°C, ~0,3 cSt при 80°C.
Процедуры, описанные на этой странице, были разработаны и опробованы в полевых условиях командой Vibromera с использованием Balanset-1A — портативного двухканального балансировочного прибора и анализатора вибрации для балансировки роторов на месте эксплуатации.
Профессиональные приборы и программное обеспечение для балансировки оборудования в полевых условиях. Используются более чем в 50 странах.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko — инженер по вибрационному анализу, основатель и генеральный директор Vibromera. Более 15 лет он балансирует вращающееся оборудование в полевых условиях, а не на испытательном стенде: мульчеры, промышленные вентиляторы, дробилки, центрифуги, валы и шпиндели. Именно из этой работы выросли приборы Balanset — они задумывались как инструмент, который специалист может принести к машине и применить самостоятельно, прямо на месте, а не как лабораторное оборудование. Vibromera основана в 2017 году, а с 2023 года базируется в Порту, Португалия. Здесь происходят разработка, сборка и поддержка линейки Balanset. Флагманский прибор — Balanset-1A, портативный анализатор для одно- и двухплоскостной балансировки и вибродиагностики. Nikolai лично участвует в поддержке клиентов, в разборе сложных случаев балансировки и в разработке программного обеспечения. Он работает с клиентами по всему миру, на любом языке.
