Bilangan Reynolds: 21 Fakta Penting

Content

Definisi bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds adalah rasio gaya inersia terhadap gaya kental.

Bilangan Reynolds adalah bilangan tak berdimensi yang digunakan untuk mempelajari sistem fluida dalam berbagai cara seperti pola aliran fluida, sifat aliran, dan berbagai parameter mekanika fluida. Bilangan Reynold juga penting dalam studi perpindahan panas. Ada banyak korelasi yang dikembangkan, termasuk bilangan Reynold dalam mekanika fluida, tribologi dan perpindahan panas. Penyiapan berbagai obat di apotek memerlukan studi bilangan Reynold.

Ini sebenarnya adalah representasi dan perbandingan gaya inersia dan gaya kental.

Persamaan bilangan Reynolds

Bilangan Reynold tanpa dimensi menunjukkan apakah fluida yang mengalir merupakan aliran laminar atau aliran turbulen, dengan mempertimbangkan beberapa sifat seperti kecepatan, panjang, viskositas, dan jenis aliran. Nomor Reynold telah dibahas sebagai berikut:

Bilangan Reynold umumnya disebut sebagai rasio gaya inersia terhadap gaya kental dan mencirikan sifat aliran seperti laminar, turbulen dll. Mari kita lihat persamaan seperti di bawah ini,

Dengan menempatkan gaya inersia dan ekspresi gaya kental dalam ekspresi bilangan Reynold, kita dapatkan

[lateks]Re = \frac{\\rho VD}{\mu }[/lateks]

Dalam persamaan di atas,

Re = bilangan Reynold (Bilangan tanpa dimensi)

? = densitas fluida (kg / m³)

V = kecepatan aliran (m / s)

D = Diameter aliran atau pipa / Karakteristik panjang (m)

μ = Viskositas fluida (N * s / m²)

Unit bilangan Reynolds

Nomor Reynold tidak berdimensi. Tidak ada satuan bilangan Reynolds.

Bilangan Reynolds untuk aliran laminar

Identifikasi aliran dapat dilakukan dengan mengetahui nomor Reynold. Jumlah aliran laminar Reynold kurang dari 2000. Dalam sebuah percobaan, jika Anda mendapatkan nilai bilangan Reynold kurang dari 2000, maka Anda dapat mengatakan bahwa aliran tersebut adalah laminar.

Bilangan Reynolds air

Persamaan bilangan Reynold diberikan sebagai

[lateks]Bilangan Reynolds= \frac{Kerapatan fluida \cdot kecepatan aliran\cdot Diameter aliran/Panjang}{Viskositas fluida}[/lateks]

Jika kita menganalisis persamaan di atas, nilai bilangan Reynolds tergantung pada massa jenis fluida, kecepatan aliran, diameter aliran langsung dan berbanding terbalik dengan viskositas fluida. Jika fluida adalah air, maka massa jenis dan viskositas air adalah parameter yang secara langsung bergantung pada air.

Bilangan Reynolds untuk aliran turbulen

Secara umum, percobaan bilangan Reynolds dapat memprediksi pola aliran. Jika nilai bilangan Reynold> 4000, maka aliran dianggap bersifat turbulen.

Koefisien Drag (Cd) vs bilangan Reynolds (Re) dalam berbagai objek

Nomor Reynolds dalam pipa

Jika fluida mengalir melalui pipa, kami ingin menghitung jumlah fluida Reynold yang mengalir melalui pipa. Semua parameter lainnya tergantung pada jenis fluida, tetapi diameternya diambil sebagai diameter pipa Hidraulik D_H (Untuk ini, aliran harus benar-benar keluar dari pipa)

[lateks]Bilangan Reynolds= \frac{Kerapatan fluida \cdot kecepatan aliran\cdot Hidrolik Diameter aliran/Panjang}{Viskositas fluida}[/lateks]

Bilangan Reynolds udara

Seperti yang telah kita bahas di Nomor Reynold untuk air, Nomor Reynold untuk udara secara langsung bergantung pada kepadatan dan viskositas udara.

Rentang bilangan Reynolds

Bilangan Reynold adalah kriteria untuk mengetahui aliran turbulen atau laminar.

Jika kita menganggap alirannya internal maka,

Jika aliran Re <(2000 hingga 2300) dianggap sebagai karakteristik laminar,

 Re> 4000 mewakili aliran turbulen

Jika nilai Re di antara (yaitu 2000 hingga 4000) mewakili aliran transisi.

Bagan angka Reynolds

Bagan moody diplot antara bilangan Reynolds dan faktor gesekan untuk kekasaran yang berbeda.

Kita dapat mencari faktor gesekan Darcy-Weisbach dengan bilangan Reynold. Ada korelasi analitik yang dikembangkan untuk mencari faktor gesekan.

Viskositas kinematik bilangan Reynolds

Viskositas kinematik diberikan sebagai,

[lateks]Viskositas kinematik = \frac{Viskositas fluida}{Densitas fluida}[/lateks]

Persamaan bilangan Reynold,

[lateks]Bilangan Reynolds= \frac{Kerapatan fluida \cdot kecepatan aliran\cdot Hidrolik Diameter aliran/Panjang}{Viskositas fluida}[/lateks]

Persamaan di atas dibentuk seperti di bawah ini jika dituliskan dalam bentuk viskositas kinematik,

[lateks][Bilangan Reynolds= \frac{kecepatan aliran\cdot Hidrolik Diameter aliran/Panjang}{Viskositas Kinematis fluida}[/lateks]

[lateks]Re =\frac{VD}{\nu }[/lateks]

Silinder bilangan Reynolds

Jika fluida mengalir melalui silinder dan kami ingin menghitung jumlah Reynold fluida yang mengalir melalui silinder. Semua parameter lainnya tergantung pada jenis fluida, tetapi diameternya diambil sebagai diameter Hidraulik D_H (Untuk ini, aliran harus keluar dengan benar dari silinder)

Laju aliran massa bilangan Reynolds

Kami kemudian menganalisis persamaan bilangan Reynold jika kami ingin melihat hubungan antara bilangan Reynold dan laju aliran massa.

[lateks]Re = \frac{\rho VD}{\mu }[/lateks]

Seperti yang kita ketahui dari persamaan kontinuitas, laju aliran massa dinyatakan sebagai berikut,

[lateks]m =\rho \cdot A\cdot V[/lateks]

Dengan memasukkan nilai laju aliran massa ke dalam persamaan bilangan Reynolds,

[lateks]Re =\frac{m\cdot D}{A\cdot \mu }[/lateks]

Dapat dicatat dengan jelas dari ekspresi di atas bahwa bilangan Reynold memiliki hubungan langsung dengan laju aliran massa.

Laminar vs aliran turbulen Bilangan Reynolds | Laminar bilangan Reynolds vs turbulen

Umumnya, dalam mekanika fluida, kami menganalisis dua jenis aliran. Salah satunya adalah aliran laminar yang terjadi pada kecepatan rendah, dan lainnya adalah aliran turbulen yang umumnya terjadi pada kecepatan tinggi. Namanya menggambarkan aliran laminar sebagai partikel fluida mengalir dalam lamina (linier) sepanjang aliran. Dalam aliran turbulen, fluida bergerak dengan gerakan acak sepanjang aliran.

Mari kita pahami poin penting ini secara mendetail,

Aliran Laminar

Dalam aliran laminar, lapisan partikel fluida yang berdekatan tidak saling berpotongan dan mengalir dalam arah paralel yang dikenal sebagai aliran laminar.

Pada aliran laminar, semua lapisan fluida mengalir dalam garis lurus.

• Ada kemungkinan terjadinya aliran laminar ketika fluida mengalir dengan kecepatan rendah dan diameter pipa kecil.
• Aliran fluida dengan bilangan Reynold kurang dari 2000 dianggap aliran laminar.
• Aliran fluida sangat linier. Ada perpotongan lapisan fluida yang berdekatan, dan mereka mengalir sejajar satu sama lain dan dengan permukaan pipa.
• Pada aliran laminer, stres geser hanya bergantung pada viskositas fluida dan tidak bergantung pada densitas fluida.

Arus Turbulen

Aliran turbulen berlawanan dengan aliran laminar. Di sini, Dalam aliran fluida, lapisan yang berdekatan dari fluida yang mengalir saling berpotongan dan tidak mengalir sejajar satu sama lain, yang dikenal sebagai aliran turbulen.

Lapisan fluida yang berdekatan atau partikel fluida tidak mengalir dalam garis lurus dalam aliran turbulen. Mereka mengalir secara acak ke arah zigzag.

• Aliran turbulen dimungkinkan jika kecepatan aliran fluida tinggi, dan diameter pipa lebih besar.
• Nilai bilangan Reynold dapat mengidentifikasi aliran turbulen. Jika nilai bilangan Reynold lebih dari 4000, maka aliran tersebut dianggap aliran turbulen.
• Fluida yang mengalir tidak mengalir searah. Ada percampuran atau perpotongan lapisan fluida yang berbeda, dan lapisan tersebut tidak mengalir dalam arah paralel satu sama lain tetapi saling berpotongan.
• Tegangan geser bergantung pada kerapatannya dalam aliran turbulen.

Nomor Reynolds untuk pelat datar

Jika kita menganalisis aliran pada pelat datar, maka bilangan Reynolds dihitung dengan panjang karakteristik pelat datar tersebut.

[lateks]Re = \frac{\rho VL}{\mu }[/lateks]

Pada persamaan di atas, Diameter D diganti dengan L yang merupakan karakteristik panjang aliran pada pelat datar.

Bilangan Reynolds vs koefisien drag

Misalkan nilai bilangan Reynold lebih kecil dari gaya inersia. Ada gaya kental yang lebih tinggi yang mendominasi gaya inersia.

Jika viskositas fluida lebih tinggi, maka gaya seret lebih tinggi.

Bilangan Reynolds sebuah bola

Jika Anda ingin menghitungnya untuk kasus ini, rumusnya adalah

[lateks]Re = \frac{\rho VD}{\mu }[/lateks]

Di sini, Diameter D diambil sebagai diameter hidraulik sebuah bola dalam perhitungan seperti silinder dan pipa.

Apa itu bilangan Reynolds?

Bilangan Reynold adalah perbandingan gaya inersia dengan gaya kental. Re menunjukkan itu. Itu adalah bilangan tak berdimensi.

[lateks]Re= \frac{Gaya inersia}{gaya kental}[/lateks]

Signifikansi bilangan Reynolds | Signifikansi fisik bilangan Reynolds

Bilangan Reynold tidak lain adalah membandingkan dua gaya. Salah satunya adalah gaya inersia, dan yang kedua adalah gaya kental. Jika kita mengambil kedua rasio gaya, ini memberikan bilangan tak berdimensi yang dikenal sebagai bilangan Reynold. Angka ini membantu untuk mengetahui karakteristik aliran dan mengetahui gaya mana yang lebih berdampak pada aliran. Bilangan Reynold juga penting untuk estimasi pola aliran.

   Gaya kental -> Tinggi -> Aliran laminar -> Aliran oli

   Gaya Inersia -> Tinggi -> Aliran turbulen> Gelombang laut

Eksperimen Reynolds

Osborne Reynolds pertama kali melakukan percobaan Reynolds pada tahun 1883 dan mengamati gerakan air dalam pola laminar atau turbulen.

Eksperimen ini sangat terkenal di bidang mekanika fluida. Eksperimen ini banyak digunakan untuk menentukan dan mengamati ketiga aliran tersebut. Dalam percobaan ini, air dialirkan melalui tabung kaca atau pipa transparan.

Pewarna disuntikkan dengan aliran air dalam tabung kaca. Anda bisa melihat aliran pewarna di dalam tabung kaca. Jika pewarna memiliki warna yang berbeda dari air, itu dapat diamati dengan jelas. Jika pewarna mengalir sejajar atau linier, maka alirannya adalah laminar. Jika pewarna menunjukkan turbulensi atau tidak mengalir sejalan, kita dapat mempertimbangkan aliran turbulen. Eksperimen ini sederhana dan informatif bagi siswa untuk mempelajari aliran dan bilangan Reynolds.

Bilangan Reynolds kritis

Bilangan Reynolds kritis adalah fase transisi dari daerah aliran laminar dan turbulen. Ketika aliran berubah dari laminar menjadi turbulen, pembacaan bilangan Reynold dianggap sebagai bilangan Reynold kritis. Ini diindikasikan sebagai Re_Kr.  Untuk setiap geometri, bilangan kritis Reynold ini akan berbeda.

Kesimpulan

Bilangan Reynolds adalah istilah penting di bidang teknik dan sains. Ini digunakan untuk mempelajari aliran, perpindahan panas, farmasi dll. Kami telah menguraikan topik ini secara rinci karena pentingnya. Kami telah memasukkan beberapa pertanyaan dan jawaban praktis dengan topik ini.

Untuk lebih banyak artikel tentang topik terkait klik disini , Temukan di bawah ini