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SimuPipe

Reynolds-Zahl-Rechner

Berechnen Sie die Reynolds-Zahl für Rohrströmungen und bestimmen Sie, ob die Strömung laminar, im Übergangsbereich oder turbulent ist.

Strömungsbedingungen
Fluideigenschaften
Ergebnisse
Reynolds-Zahl
199242
Strömungsregime
TurbulentTurbulent
Geschwindigkeit
2.000 m/s
Was ist die Reynolds-Zahl?

Die Reynolds-Zahl (Re) ist eine dimensionslose Kennzahl der Strömungsmechanik zur Vorhersage des Strömungsverhaltens. Sie beschreibt das Verhältnis von Trägheitskräften zu Zähigkeitskräften innerhalb eines Fluids, das durch ein Rohr oder um ein Objekt strömt.

Benannt nach Osborne Reynolds, der den Übergang zwischen laminarer und turbulenter Strömung 1883 erstmals demonstrierte, ist sie einer der wichtigsten Parameter der Strömungsmechanik und der Auslegung von Rohrleitungssystemen.

Ingenieure nutzen die Reynolds-Zahl zur Bestimmung von Reibungsbeiwerten, zur Vorhersage von Druckverlusten und zur Auslegung von Rohrleitungen. Sie ist entscheidend für die Wahl der richtigen Korrelation bei der Berechnung des Höhenverlusts mit Methoden wie Darcy-Weisbach oder Colebrook-White.

Strömungsregime

Laminare Strömung (Re < 2.000): Die Fluidteilchen bewegen sich in glatten, parallelen Schichten ohne Vermischung. Das Geschwindigkeitsprofil ist parabolisch. Der Reibungsbeiwert ergibt sich zu f = 64/Re.

Übergangsströmung (2.000 < Re < 4.000): Ein instabiler Bereich, in dem die Strömung zwischen laminarem und turbulentem Verhalten wechselt. Vorhersagen in diesem Bereich sind weniger zuverlässig — die Auslegung sollte ihn nach Möglichkeit meiden.

Turbulente Strömung (Re > 4.000): Die Fluidteilchen bewegen sich chaotisch mit deutlicher Vermischung. Das Geschwindigkeitsprofil ist flacher. Reibungsbeiwerte hängen sowohl von der Reynolds-Zahl als auch von der Rohrrauigkeit ab (Colebrook-White-Gleichung).

Formel
Re=ρ⋅V⋅DμRe = \frac{\rho \cdot V \cdot D}{\mu}
  • ReRe — Reynolds-Zahl (dimensionslos)
  • ρ\rho — Fluiddichte (kg/m³)
  • VV — Strömungsgeschwindigkeit (m/s)
  • DD — Innendurchmesser des Rohres (m)
  • μ\mu — dynamische Viskosität (Pa·s)

Wenn anstelle der Geschwindigkeit der Volumenstrom bekannt ist, wird die Geschwindigkeit berechnet zu:

V=QA=QπD24V = \frac{Q}{A} = \frac{Q}{\dfrac{\pi D^2}{4}}

Häufig gestellte Fragen

Welche Reynolds-Zahl kennzeichnet turbulente Strömung?
Eine Strömung in einem Rohr gilt allgemein als turbulent, wenn die Reynolds-Zahl 4.000 überschreitet. Unter 2.000 ist sie laminar, zwischen 2.000 und 4.000 liegt der Übergangsbereich, in dem die Strömung zwischen laminar und turbulent wechseln kann. Diese Schwellen gelten für Innenströmungen in Rohren; Außenströmungen und nichtkreisförmige Kanäle haben andere kritische Werte.
Warum ist die Reynolds-Zahl für die Rohrauslegung wichtig?
Die Reynolds-Zahl bestimmt, welche Korrelation für den Reibungsbeiwert zu verwenden ist. Bei laminarer Strömung gilt einfach f = 64/Re. Bei turbulenter Strömung wird die Colebrook-White-Gleichung (die auch die Rohrrauigkeit berücksichtigt) benötigt. Wird das falsche Regime verwendet, treten erhebliche Fehler in Druckverlust und Rohrauslegung auf.
Wie finde ich die Viskosität meines Fluids?
Die Viskosität hängt von Fluidart und Temperatur ab. Wasser bei 20 °C hat eine dynamische Viskosität von etwa 1,0 cP (0,001 Pa·s). Mit steigender Temperatur sinkt sie — bei 80 °C auf rund 0,35 cP. Bei Gasen steigt die Viskosität dagegen mit der Temperatur. Dieser Rechner enthält gängige Fluid-Voreinstellungen mit temperaturabhängigen Eigenschaften. Für andere Fluide nutzen Sie Datenblätter der Hersteller oder Fachliteratur.
Kann ich die Reynolds-Zahl für nichtkreisförmige Kanäle berechnen?
Ja, indem Sie statt des Rohrdurchmessers den hydraulischen Durchmesser verwenden. Der hydraulische Durchmesser ist definiert als das Vierfache der Querschnittsfläche geteilt durch den benetzten Umfang (Dh = 4A/P). Bei einem Kreisrohr entspricht er dem Innendurchmesser. Bei einem quadratischen Kanal mit Seitenlänge a gilt Dh = a. Bei einem Ringspalt ist Dh = D_außen − D_innen.
Wie hoch ist die Reynolds-Zahl für Luft in einem typischen Kanal?
Für Luft bei 20 °C, die mit 10 m/s durch einen Kanal mit 200 mm Durchmesser strömt: Re = (1,2 kg/m³ × 10 m/s × 0,2 m) / 0,0000181 Pa·s ≈ 133.000. Das liegt deutlich im turbulenten Bereich, wie er für HLK- und Industrieanlagen typisch ist. Die meisten Rohr- und Kanalsysteme arbeiten in turbulenter Strömung.

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