🔬 Calcolatore del Numero di Reynolds

Il numero di Reynolds (Re) è una grandezza adimensionale della meccanica dei fluidi che prevede gli schemi di flusso. Deve il suo nome all’ingegnere irlandese Osborne Reynolds (1883) ed è definito come Re = ρ × v × D / μ, dove ρ è la densità del fluido (kg/m³), v è la velocità del flusso (m/s), D è la lunghezza caratteristica o il diametro del condotto (m) e μ è la viscosità dinamica (Pa·s). Il numero di Reynolds rappresenta il rapporto tra le forze d’inerzia e le forze viscose.

Il numero di Reynolds determina se il flusso è laminare (linee di corrente lisce e parallele per Re < 2300), transitorio (2300 < Re < 4000) o turbolento (caotico, con vortici di mescolanza per Re > 4000). Questa classificazione è essenziale per la progettazione delle tubazioni, l’aerodinamica degli aerei, gli scambiatori di calore e i reattori chimici.

Il calcolatore applica Re = ρ × v × D / μ. Per i condotti non circolari, D è sostituito dal diametro idraulico Dₕ = 4A/P (A = area della sezione trasversale, P = perimetro bagnato).

1. Inserire la densità del fluido (ρ) in kg/m³.
2. Inserire la velocità del flusso (v) in m/s.
3. Inserire il diametro del condotto o la lunghezza caratteristica (D) in metri.
4. Inserire la viscosità dinamica (μ) in Pa·s.
5. Fare clic su Calcola per ottenere il numero di Reynolds e la classificazione del regime di flusso.

Cosa mi dice il numero di Reynolds?

Predice il regime di flusso: Re < 2300 significa flusso laminare (liscio e prevedibile), Re > 4000 significa flusso turbolento (caotico e con mescolanza), mentre 2300-4000 è transitorio. Questo determina la perdita di carico, lo scambio termico e il comportamento del mescolamento.

Perché il numero di Reynolds è adimensionale?

Tutte le unità si semplificano: (kg/m³)(m/s)(m) / (kg/(m·s)) = 1. Essere adimensionale significa che Re è lo stesso indipendentemente dal sistema di unità usato, purché le unità siano coerenti.

Qual è il numero di Reynolds critico?

Per il flusso nei tubi, il valore critico comunemente accettato è Re ≈ 2300, al di sotto del quale il flusso è laminare. Oltre 4000 il flusso è pienamente turbolento. La transizione esatta dipende dalla rugosità del tubo, dagli effetti di ingresso e dalle perturbazioni.

In che modo la temperatura influisce sul numero di Reynolds?

La temperatura modifica notevolmente la viscosità. Per i liquidi la viscosità diminuisce con la temperatura (Re aumenta). Per i gas la viscosità aumenta leggermente con la temperatura (Re diminuisce leggermente). Usare sempre la viscosità alla temperatura di esercizio.

Posso usarlo per tubi non circolari?

Sì: sostituire il diametro D con il diametro idraulico Dₕ = 4A/P, dove A è l’area della sezione trasversale e P il perimetro bagnato. Per un condotto rettangolare Dₕ = 2ab/(a+b). Per un tubo completamente circolare Dₕ = D.

Che cos’è la viscosità cinematica e come si collega al numero di Reynolds?

La viscosità cinematica ν = μ/ρ (unità: m²/s). Usando ν, la formula si semplifica in Re = vD/ν. Alcuni riferimenti usano ν direttamente invece di μ e ρ separatamente. Sono equivalenti: Re = ρvD/μ = vD/ν.

Usare unità SI coerenti: densità in kg/m³, velocità in m/s, diametro in m, viscosità in Pa·s (= kg/(m·s)). Valori di viscosità comuni a 20°C: acqua = 0,001 Pa·s, aria = 0,000018 Pa·s, olio d’oliva = 0,08 Pa·s, glicerina = 1,5 Pa·s. La transizione tra laminare e turbolento non è netta: l’intervallo 2300-4000 è transitorio e la rugosità superficiale può innescare la turbolenza in anticipo. Per il flusso in canali aperti, la lunghezza caratteristica è il raggio idraulico, non il diametro.