化学工学

レイノルズ数について!乱流と層流の違いは?

ぜんばんは!

ぜんぜんです。

さて、今回はレイノルズ数について!乱流と層流の違いは?という話です。

レイノルズ数とは

レイノルズ数とは

「慣性力と粘性力の比で定義される無次元数」

って言われても訳が分からないと思います。

文系の方向けにイメージで言うなら流体の流れの激しさを表しています。

 

この川のように穏やかな流れはレイノルズ数が小さいです。

 

 

逆に滝のような川の流れは激しいのでレイノルズ数が大きいです。

 

ちなみに、この数値はオズボーン・レイノルズという人が導入したので

レイノルズ数という名前になっています。

 

レイノルズ数の式

レイノルズ数=(密度)×(流速)×(代表の長さ)/(粘度)

密度:kg/m3

流速:m/s

代表の長さ:m

粘度:kg/(m・s)

 

日本語で書く方がイメージしやすいと思います。

レイノルズ数は化学工学の本ではたいていReと書かれていますので

Re=ρ×v×L/μ

という形の式で表されている場合が多いです。

速度が速いと流れが激しくなります。

粘度が高いと流れが穏やかになります。

この辺りはイメージ通りですね。

 

レイノルズ数と層流と乱流について

レイノルズ数が低い穏やかな流れを層流と言います。

レイノルズ数が高く激しい流れを乱流と言います。

書いてある本や条件により変化しますが

だいたい2000~2300以下を層流

2000~2300以上を乱流と言います。

実際には遷移域がありますけどね。

レイノルズ数の利用について

レイノルズ数の使い道ですが

様々な場面で使用します。

流体工学

主に配管の圧力損失の計算に使用します。

配管内の流れが層流か乱流かを調べて

層流と乱流でそれぞれ違った式で圧力損失を求めます。

圧力損失の計算を誤ると考えていたほど流体が流れないということになってしまいます。

熱交換器の設計

熱交換器の設計の際も熱交換する物質が

どの程度のレイノルズ数で流れているかが重要になってきます。

レイノルズ数が高いほど熱交換がしやすいです。

 

まとめ

レイノルズ数は流れを層流か乱流を区別するために計算する。

レイノルズ数は圧力損失の計算や熱交換器の設計などに使用される。

 

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