Reynolds-Zahl

Übersicht

Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Größe, die das Verhältnis von Trägheitskräften zu viskosen Kräften in einem Fluid ausdrückt. Sie ist der Hauptparameter zur Vorhersage, ob die Strömung durch ein Rohr, einen Kanal oder um einen Körper laminar, transitional oder turbulent ist.

Bei Innenströmung ist die charakteristische Länge der hydraulische Durchmesser $D_h$, der für kreisförmige Querschnitte dem Innendurchmesser des Rohrs entspricht.

Wichtige Formeln

Reynolds-Zahl (SI)

$Re = \frac{\rho \, v \, D}{\mu}$

Äquivalent dazu, unter Verwendung der kinematischen Viskosität $\nu = \mu / \rho$:

$Re = \frac{v \, D}{\nu}$

Reynolds-Zahl (Imperial — Rohrströmung)

$Re = 7745.8 \;\frac{u \; d_h}{\nu}$

wobei $u$ in ft/s, $d_h$ in inches und $\nu$ in Centistokes (cSt) ist.

Variablen

Strömungsregime

Rechner

Einheitenkonverter

Wasserdurchflussdiagramm Schedule 40

Das Quelldiagramm für den Wasserdurchfluss in Schedule-40-Stahlrohren ist unten als interaktives berechnetes Diagramm dargestellt. Die Werte verwenden Wasser bei ca. 20 °C mit einer kinematischen Viskosität von 1,004 cSt und typischen Schedule-40-Innendurchmessern.

Beispielberechnung

Gegeben: Ein Fluid mit einer relativen Dichte von 0,91 und einer dynamischen Viskosität von 0,38 Pa·s fließt mit 2,6 m/s durch ein Rohr mit 25 mm Durchmesser.

1. Dichte: $\rho = 0{,}91 \times 1000 = 910 \;\text{kg/m}^3$
2. Reynolds-Zahl:

$Re = \frac{910 \times 2.6 \times 0.025}{0.38} \approx 156$

Da $Re \approx 156 \ll 2300$, ist die Strömung eindeutig laminar.

Wiederhergestellte Original-Quellentabellen

Die folgenden Tabellen wurden von der ursprünglichen Quellenseite wiederhergestellt, um die vollständigen Referenzdaten zu erhalten. Die zwischengespeicherten Quellentabellen außerhalb des Engineering-Diagramms sind gemeinsame Such-/Layout-Artefakte und keine Reynolds-Zahl-Datentabellen und werden bewusst nicht als Referenzdaten kopiert.

Zugehörige mobile Apps

Die Quellenseite verweist auf eine Reynolds-Zahl-Rechner-App für die Offline-Nutzung auf Mobilgeräten. Die obigen Rechner erhalten dieselben Kernberechnungen direkt in der Seite.

Original-Quellenbilder

Die folgenden Original-Quellenbilder werden beibehalten, um den Verlust von visuellem Referenzmaterial zu vermeiden. Wenn ein Bild Diagramm- oder Tabellendaten enthält, werden die extrahierten Werte in den Seitentabellen, Rechnern oder interaktiven Diagrammen dargestellt; verbleibende Bilder werden als visuelle Quellenreferenzen beibehalten.

Technische Hinweise

• Turbulente Strömung ist der Normalfall in den meisten Wasser-, Luft- und Prozessrohrleitungssystemen. Laminare Bedingungen sind typischerweise auf Schweröle, Polymerschmelzen oder Strömungen mit sehr kleinem Durchmesser / geringer Geschwindigkeit beschränkt.
• Der Übergangsbereich (2300–4000) ist empfindlich gegenüber Eintrittsbedingungen, Rauheit und Vibration. Entwerfen Sie konservativ, indem Sie oberhalb von Re ≈ 2300 turbulenten Zustand annehmen.
• Für nicht-kreisförmige Kanäle verwenden Sie stets den hydraulischen Durchmesser $D_h = 4A / P$, wobei $A$ die Strömungsfläche und $P$ der benetzte Umfang ist.
• Die Imperial-Kurzformel ($Re = 7745{,}8 \; u \; d_h / \nu$) enthält die Einheitenumrechnung von Inches und Centistokes. Überprüfen Sie, dass die Viskosität in cSt angegeben ist, bevor Sie sie anwenden.
• Die Reynolds-Zahl bestimmt auch externe Strömungen (um Zylinder, Kugeln, Tragprofile), aber die kritischen Re-Werte für den Übergang unterscheiden sich von den oben aufgeführten Rohrströmungsschwellenwerten.

Referenzen

• Originalquelle — Engineering ToolBox