Reynolds-Zahl-Rechner

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Ergebnis

Re74716
Strömungsformturbulent
Geschwindigkeit1,5 m/s
Kinematische Viskosität1,004 × 10⁻⁶ m²/s

Berechne die Reynolds-Zahl der Strömung in einem Rohr und finde heraus, ob sie laminar, im Übergangsbereich oder turbulent ist. Gib die mittlere Geschwindigkeit oder den Volumenstrom, den Rohrdurchmesser und das Fluid an: Wasser bei 10, 20 oder 60 °C, Luft bei 20 °C oder dein eigenes Fluid mit entweder seiner kinematischen Viskosität oder seiner Dichte und dynamischen Viskosität. Die Rechenschritte zeigen jede Umrechnung, und bei laminarer Strömung erhältst du außerdem den Reibungsbeiwert 64/Re.

Schritt-für-Schritt-Lösung

Fluideigenschaften

ρ = 998,2 kg/m³, μ = 0,001002 Pa·s
ν = μ/ρ = 0,001002/998,2 = 1,004 × 10⁻⁶ m²/s

Reynolds-Zahl

Re = ρVD/μ = VD/ν = 1,5·0,05/(1,004 × 10⁻⁶) = 74716

Strömungsform im Rohr

Re < 2300: laminar
2300 ≤ Re ≤ 4000: Übergangsbereich
Re > 4000: turbulent
Re = 74716 → turbulent

Wichtige Formeln

Reynolds-Zahl
Re = V·D/ν = ρ·V·D/μ
Strömungsform
laminar unter Re ≈ 2000, turbulent über Re ≈ 4000
Mittlere Geschwindigkeit
V = Q/A, A = π·D²/4

So berechnest du die Reynolds-Zahl

  1. Bestimme die mittlere Geschwindigkeit. Wenn du den Volumenstrom Q kennst, teile ihn durch die Rohrquerschnittsfläche: V = Q/A = 4Q/(πD²).
  2. Schlage die Stoffwerte des Fluids bei seiner Temperatur nach: die Dichte ρ und die dynamische Viskosität μ oder die kinematische Viskosität ν = μ/ρ.
  3. Rechne alles in SI-Einheiten um: V in m/s, D in m und ν in m²/s.
  4. Berechne Re = ρVD/μ = VD/ν. Die Reynolds-Zahl hat keine Einheit.
  5. Vergleiche sie mit den Grenzen für Rohrströmung: unter etwa 2300 laminar, über etwa 4000 turbulent und dazwischen im Übergangsbereich.

Fragen und Antworten

Was bedeutet die Reynolds-Zahl physikalisch?

Sie ist das Verhältnis der Trägheitskräfte zu den Zähigkeitskräften in der Strömung. Bei einer kleinen Reynolds-Zahl dämpft die Viskosität Störungen, und die Strömung bleibt glatt und geschichtet (laminar); bei einer großen Reynolds-Zahl wachsen Störungen zu turbulenten Wirbeln an.

Warum verwenden manche Bücher 2000 statt 2300?

Der Übergang ist nicht scharf. Er hängt vom Rohreinlauf, von der Rauheit und von Schwingungen ab, daher geben Lehrbücher niedrigere Grenzen zwischen etwa 2000 und 2300 an. In sehr glatten, sorgfältigen Versuchen blieb die Strömung weit darüber laminar.

Welchen Durchmesser verwende ich für einen nicht runden Kanal?

Verwende den hydraulischen Durchmesser D_h = 4A/P, wobei A die durchströmte Fläche und P der benetzte Umfang ist. Für einen quadratischen Kanal mit der Seite a ist D_h = a.

Wie stark spielt die Temperatur eine Rolle?

Bei Flüssigkeiten eine große. Die Viskosität von Wasser sinkt von 1,31 mPa·s bei 10 °C auf 0,47 mPa·s bei 60 °C, sodass derselbe Volumenstrom in heißem Wasser eine fast dreimal so große Reynolds-Zahl hat.

Was ist der Unterschied zwischen dynamischer und kinematischer Viskosität?

Die dynamische Viskosität μ in Pa·s misst die innere Reibung eines Fluids; die kinematische Viskosität ν = μ/ρ in m²/s teilt sie durch die Dichte. Da Re = ρVD/μ = VD/ν, brauchst du entweder μ und ρ oder nur ν.

Übe es selbst

Rohrreibung und Verlusthöhe üben

Ein Rechner liefert das Ergebnis. In der Prüfung brauchst du die Methode: Übe sie mit neuen Aufgaben, Tipps und Musterlösungen.

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