Número de Reynolds
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 9 de junio de 2021; las comprobaciones requieren 3 ediciones .El número de Reynolds ( ), es una cantidad adimensional que caracteriza la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas de fricción viscosa en líquidos y gases viscosos [1] .
El número de Reynolds también es un criterio para la similitud de un flujo de fluido viscoso.
Por ejemplo, para tuberías rectas y lisas, el valor crítico del criterio de Reynolds y el movimiento del fluido en serán laminares estables. El movimiento bajo la condición se vuelve turbulento (también se le llama turbulento inestable o transicional), y el flujo de fluido adquiere un carácter turbulento estable en [2] .
Definición
El número de Reynolds está determinado por las siguientes relaciones:
donde es la densidad del medio, kg/m3 ; — velocidad característica , m/s; — diámetro hidráulico , m; — viscosidad dinámica del medio, Pa s o kg/(m s); — viscosidad cinemática del medio ( ), m 2 /s; - caudal volumétrico , m 3 / s; - área de la sección transversal del canal, por ejemplo, tuberías, m 2 .
Para cada tipo de flujo existe un número de Reynolds crítico, el cual , como comúnmente se cree, determina la transición de flujo laminar a turbulento .
Cuando el flujo se presenta en régimen laminar, es cuando se puede presentar turbulencia.
El valor crítico del número de Reynolds depende del tipo específico de flujo (por ejemplo, flujo en una tubería redonda , flujo alrededor de una bola , etc.), diversas perturbaciones del flujo, como un cambio en la dirección y el módulo de la velocidad del flujo. vector, la rugosidad de la pared, la proximidad de constricciones locales del canal, etc. Por ejemplo, para un flujo (más precisamente, para un flujo isotérmico estacionario) de un líquido en una tubería redonda recta con paredes muy lisas [3] .
A valores de Re por encima del crítico y hasta cierto límite, se observa un régimen de flujo de fluido de transición (mixto), cuando es más probable un flujo turbulento, pero también se observa flujo laminar en algunos casos específicos, los llamados turbulencia inestable. El número en los tubos corresponde al intervalo de transición 2300-10000 ; para un ejemplo con flujo en películas delgadas, el intervalo es de 20–120 a 1600.
Para gases , se logra a velocidades de flujo mucho más altas que para líquidos, ya que estos últimos tienen una viscosidad cinemática significativamente mayor (10-15 veces).
El criterio lleva el nombre del destacado físico inglés Osborne Reynolds ( 1842-1912 ) , autor de numerosos trabajos pioneros sobre hidrodinámica .
Número de Reynolds acústico
En acústica , el número de Reynolds se utiliza para cuantificar la proporción de términos no lineales y disipativos en la ecuación que describe la propagación de una onda de amplitud finita [4] . En este caso, el número de Reynolds toma la siguiente forma:
donde es la densidad del medio, kg/m3 ; es la amplitud de la velocidad de vibración, m/s; — frecuencia circular , rad/s; es la velocidad del sonido en el medio, m/s; es el parámetro de disipación .
Significado físico
El número de Reynolds es una medida de la relación entre las fuerzas de inercia que actúan en un flujo y las fuerzas viscosas . La densidad en el numerador de la expresión caracteriza la inercia de las partículas que sufren aceleración , y el valor de la viscosidad en el denominador caracteriza la tendencia del líquido a evitar tal aceleración.
Además, el número de Reynolds se puede considerar como la relación entre la energía cinética del fluido y la pérdida de energía en la longitud característica (debido a la fricción interna ).
Si el número de Reynolds del flujo es muchas veces mayor que el crítico, entonces el fluido puede considerarse ideal. En este caso, la viscosidad del líquido puede despreciarse, ya que el espesor de la capa límite es pequeño en comparación con el tamaño característico del proceso, es decir, las fuerzas de fricción viscosa son significativas solo en una capa delgada y se desarrollan turbulencias. se observa en el flujo.
Notas
- ↑ Monin A.S., Yaglom A.M. Hidromecánica estadística . — M. : Nauka, edición principal de literatura física y matemática, 1965. — 640 p.
- ↑ Fundamentos de hidráulica. Capítulo 6. P. 144. Fuente: sitio web del Manual del químico del siglo XXI .
- ↑ Yavorsky B. M., Detlaf A. A. Manual de física . - M. : "Nauka", Edición principal de literatura física y matemática, 1968. - P. 339. - 940 p.
- ↑ Ultrasonido , Enciclopedia soviética, M., 1979, p. 303.
Literatura
- Kasatkin AG Procesos básicos y aparatos de tecnología química. ed. 8vo. Química: Moscú, 1971; Con. 42 - 43; 118.
- Dytnersky Yu. I. Procesos y aparatos de tecnología química. Parte 1. Fundamentos teóricos de los procesos de tecnología química. - M. : Química, 1995. - 400 p. - 6500 copias. — ISBN 5-7245-1006-5 .
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