諾數(shù)分析
測(cè)量管內(nèi)流體流量時(shí)往往必須了解其流動(dòng)狀態(tài)、流速分布等。雷諾數(shù)就是表征流體流動(dòng)特性的一個(gè)重要參數(shù)。
流體流動(dòng)時(shí)的慣性力Fg和粘性力(內(nèi)摩擦力)Fm之比稱為雷諾數(shù)。用符號(hào)Re表示。Re是一個(gè)無因次量。
式中的動(dòng)力粘度η用運(yùn)動(dòng)粘度υ來代替，因η＝ρυ，則
式中：
l υ——流體的平均速度；
l l——流束的定型尺寸；
l ρ、η一一在工作狀態(tài)；流體的運(yùn)動(dòng)粘度和動(dòng)力粘度
l ρ——被測(cè)流體密度；
由上式可知，雷諾數(shù)Re的大小取決于三個(gè)參數(shù)，即流體的速度、流束的定型尺寸以及工作狀態(tài)下的粘度。
用圓管傳輸流體，計(jì)算雷諾數(shù)時(shí)，定型尺寸一般取管道直徑(D)，則
用方形管傳輸流體，管道定型尺寸取當(dāng)量直徑(Dd)。當(dāng)量直徑等于水力半徑的四倍。對(duì)于任意截面形狀的管道，其水力半徑等于管道戳面積與周長(zhǎng)之比．所以長(zhǎng)和寬分別為A和B
的矩形管道，其當(dāng)量直徑 對(duì)于任意截面形狀管道
的當(dāng)量直徑，都可按截面積的四倍和截面周長(zhǎng)之比計(jì)算，因此，雷諾數(shù)的計(jì)算公式為
雷諾數(shù)小，意味著流體流動(dòng)時(shí)各質(zhì)點(diǎn)間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點(diǎn)平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動(dòng)，呈層流流動(dòng)狀態(tài)。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動(dòng)狀態(tài)，一般管道雷諾數(shù)Re＜2000為層流狀態(tài)，Re＞4000為紊流狀態(tài)，Re＝2000～4000為過渡狀態(tài)。在不同的流動(dòng)狀態(tài)下，流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．流速的分布等都是不同的，因而管道內(nèi)流體的平均流速υ與流速υmax的比值也是不同的。因此雷諾數(shù)的大小決定了粘性流體的流動(dòng)特性。下圖表示光滑管道的雷諾數(shù)ReD與速度比V/Vmax的關(guān)系。
光滑管的管道雷諾數(shù)Rep與速度比V/Vmax的關(guān)系
試驗(yàn)表明，外部條件幾何相似時(shí)(幾何相似的管子，流體流過幾何相似的物體等)，若它們的雷諾數(shù)相等，則流體流動(dòng)狀態(tài)也是幾何相似的(流體動(dòng)力學(xué)相似)。這一相似規(guī)律正是流量測(cè)量節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。可見，雷諾數(shù)確切地反映了流體的流動(dòng)特性是流量測(cè)量中常用的參數(shù)．
雷諾數(shù)的流量表達(dá)式為：
M——被測(cè)介質(zhì)的質(zhì)量流量kg／h：
Q——被測(cè)介質(zhì)的容積流量m／h；
D——管道內(nèi)徑mm；
v——工作狀態(tài)下被測(cè)介質(zhì)的動(dòng)力粘度Pa·S
p——工作狀態(tài)下被測(cè)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度m2/s
式中的常數(shù)值，依式中各參數(shù)的單位不同而異。當(dāng)采用非式中的單位時(shí)，常數(shù)值應(yīng)作相應(yīng)的修正。
在使用雷諾數(shù)時(shí)，應(yīng)注意其對(duì)應(yīng)的定型尺寸。一般在給出的雷諾數(shù)Re的右下角注以角碼，表明對(duì)應(yīng)的定型尺寸。在節(jié)流裝置（文丘里流量計(jì)、V錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板）的標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)管道直徑D而言的雷諾數(shù)記作ReD，而對(duì)節(jié)流元件孔徑d而言的雷諾數(shù)記作Red，兩者的關(guān)系式為ReD＝βRed，式中的β為分流元件的直徑比，即β＝d/D，使用時(shí)應(yīng)注意。
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