🔬 Reynolds-Zahl Rechner
Berechnen Sie die Reynolds-Zahl (Re = ρvD/μ), um zu bestimmen, ob eine Strömung laminar, Übergang oder turbulent ist. Geben Sie Dichte, Geschwindigkeit, Durchmesser und Viskosität für eine sofortige Klassifizierung ein.
Was ist dieses Werkzeug?
Die Reynolds-Zahl (Re) ist eine dimensionslose Größe in der Strömungsmechanik, die Strömungsmuster vorhersagt. Benannt nach dem irischen Ingenieur Osborne Reynolds (1883), ist sie definiert als Re = ρ × v × D / μ, wobei ρ die Fluiddichte (kg/m³), v die Strömungsgeschwindigkeit (m/s), D die charakteristische Länge oder der Rohrdurchmesser (m) und μ die dynamische Viskosität (Pa·s) ist. Die Reynolds-Zahl stellt das Verhältnis von Trägheitskräften zu Zähigkeitskräften dar.
Wie es funktioniert
Der Rechner berechnet Re = ρ × v × D / μ. Für nichtkreisförmige Kanäle wird D durch den hydraulischen Durchmesser Dₕ = 4A/P ersetzt (A = Querschnittsfläche, P = benetzter Umfang).
| Fluid & Szenario | Typisches Re | Regime |
|---|---|---|
| Tropfender Honig | ~0,01 | Laminar |
| Blutfluss in Kapillaren | ~0,001 | Laminar |
| Wasser im Gartenschlauch | ~10.000 | Turbulent |
| Luft um ein Auto | ~1.000.000 | Turbulent |
| Luft um die Tragfläche einer Boeing 747 | ~50.000.000 | Turbulent |
Verwendung
- Geben Sie die Fluiddichte (ρ) in kg/m³ ein.
- Geben Sie die Strömungsgeschwindigkeit (v) in m/s ein.
- Geben Sie den Rohrdurchmesser oder die charakteristische Länge (D) in Metern ein.
- Geben Sie die dynamische Viskosität (μ) in Pa·s ein.
- Klicken Sie auf Berechnen, um die Reynolds-Zahl und die Strömungsregime-Klassifizierung zu erhalten.
Häufige Fragen
Was sagt mir die Reynolds-Zahl?
Sie sagt das Strömungsregime voraus: Re < 2300 bedeutet laminare Strömung (gleichmäßig und vorhersagbar), Re > 4000 bedeutet turbulente Strömung (chaotisch mit Durchmischung) und 2300-4000 ist Übergang. Dies bestimmt Druckabfall, Wärmeübertragung und Mischungsverhalten.
Warum ist die Reynolds-Zahl dimensionslos?
Alle Einheiten kürzen sich weg: (kg/m³)(m/s)(m) / (kg/(m·s)) = 1. Da sie dimensionslos ist, bleibt Re unabhängig vom verwendeten Einheitensystem gleich, solange die Einheiten konsistent sind.
Was ist die kritische Reynolds-Zahl?
Für Rohrströmung wird der kritische Wert allgemein mit Re ≈ 2300 angenommen, unterhalb dessen die Strömung laminar ist. Oberhalb von 4000 ist die Strömung vollständig turbulent. Der genaue Übergang hängt von Rohrrauheit, Einlaufeffekten und Störungen ab.
Wie beeinflusst die Temperatur die Reynolds-Zahl?
Die Temperatur verändert die Viskosität erheblich. Bei Flüssigkeiten nimmt die Viskosität mit steigender Temperatur ab (Re steigt). Bei Gasen steigt die Viskosität leicht mit der Temperatur (Re sinkt leicht). Verwenden Sie immer die Viskosität bei der Betriebstemperatur.
Kann ich dies für nichtkreisförmige Rohre verwenden?
Ja — ersetzen Sie den Durchmesser D durch den hydraulischen Durchmesser Dₕ = 4A/P, wobei A die Querschnittsfläche und P der benetzte Umfang ist. Für einen rechteckigen Kanal ist Dₕ = 2ab/(a+b). Bei einem vollen kreisförmigen Rohr ist Dₕ = D.
Was ist die kinematische Viskosität und wie hängt sie zusammen?
Die kinematische Viskosität ν = μ/ρ (Einheit: m²/s). Mit ν vereinfacht sich die Formel zu Re = vD/ν. Einige Referenzen verwenden ν direkt statt μ und ρ separat. Sie sind äquivalent: Re = ρvD/μ = vD/ν.
Tipps & Ratschläge
Verwenden Sie konsistente SI-Einheiten: Dichte in kg/m³, Geschwindigkeit in m/s, Durchmesser in m, Viskosität in Pa·s (= kg/(m·s)). Häufige Viskositätswerte bei 20 °C: Wasser = 0,001 Pa·s, Luft = 0,000018 Pa·s, Olivenöl = 0,08 Pa·s, Glycerin = 1,5 Pa·s. Der Übergang zwischen laminar und turbulent ist nicht scharf — der Bereich 2300-4000 ist Übergang, und Oberflächenrauheit kann Turbulenz früher auslösen. Bei Freispiegelströmung ist die charakteristische Länge der hydraulische Radius, nicht der Durchmesser.