Hallo,
weiß irgendjemand eine Tabelle, aus der man entnehmen kann, ab welcher (mittleren) Strömungsgeschwindigkeit bei Wasser und bei einem gegebenem Rohrdurchmesser (ideale glatte Innenwandung) die Laminarströmung in eine Turbulentströmung umschlägt? Ich habe es selbst berechnet und komme bei einem Rohrinnenduchmesser von 25 mm auf ca. 0,1 m/s. Dabei bin ich mir unsicher, ob das richtig sein kann.
Danke für Antworten.
Gruß
Dieter
Moin Dieter,
bei wirklich idealem Rohr und idealer Strömung ohne jede äußere Störung bleibt die Strömung im Rohr laminar, egal bei welcher Re-Zahl.
Ist zumindest eine ernstzunehmende Hypothese (nicht meine), wenn auch keine Antwort auf deine Frage. Unterstützt wird das durch Experimente, bei denen laminare Strömungen mit Re-Zahlen über 20.000 erreicht wurden. Ein Ende ist nicht absehbar, denn die Versuchsbedingungen wahren (natürlich) nicht „ideal“.
Wennste nicht geschrieben hättest (ideale glatte Innenwandung) hätte ich diese Antwort, die dich wenig zufriedenstellen wird, nicht gegeben.
-)
Gruß
Burkh
Hallo,
bei wirklich idealem Rohr und idealer Strömung ohne jede
äußere Störung bleibt die Strömung im Rohr laminar, egal bei
welcher Re-Zahl.
Wennste nicht geschrieben hättest (ideale glatte Innenwandung)
hätte ich diese Antwort, die dich wenig zufriedenstellen wird,
nicht gegeben.
Mit anderen Worten, ich kann bei einem realen Rohr überhaupt keine Aussage darüber machen, ab welcher Geschwindigkeit der Umschlag stattfindet, da die realen Eigenschaften des Rohres undefiniert sind. Worauf beruht dann die kritische Reynoldszahl von 2300?
Gruß
Dieter
Moin,
Mit anderen Worten, ich kann bei einem realen Rohr überhaupt
keine Aussage darüber machen, ab welcher Geschwindigkeit der
Umschlag stattfindet, da die realen Eigenschaften des Rohres
undefiniert sind. Worauf beruht dann die kritische
Reynoldszahl von 2300?
Die beruht auf Erfahrungswerten mit realen (nicht idealen) Rohren. Aber, wie gesagt, mit genügend experimentellem Aufwand kannste die kritische Re-Zahl (fast) beliebig nach oben treiben. (Sorgfältigste Gestaltung des Einlaufes, vertikales Rohr, Erschütterungs"freie" Aufhängung etc. pp.
Gruß
Burkh
Hallo,
Die beruht auf Erfahrungswerten mit realen (nicht idealen)
Rohren. Aber, wie gesagt, mit genügend experimentellem Aufwand
kannste die kritische Re-Zahl (fast) beliebig nach oben
treiben.
Das ist nicht mein Ziel, sondern eine Annahme, wie es in der Realität sein könnte. Trotzdem kann ich über die Beschaffenheit der Rohre im individuellen Fall nichts sagen, nur dass es sich um Rohre der Getränkeindustrie handelt. Und wenn ich das als kritische Reynolds-Zahl 2300 annehme, stimmt dann das Resultat mit 0,1 m/s? Mir kommt das so wenig vor.
Gruß
Dieter
Moin Burkh,
bei wirklich idealem Rohr und idealer Strömung ohne jede
äußere Störung bleibt die Strömung im Rohr laminar, egal bei
welcher Re-Zahl.
ab einer gewissen Reynoldszahl (wenn ich mich recht erinnere ca. 2500 bis 4000) ist eine laminare Strömung nicht mehr stabil, sondern nur noch metastabil!
Geringe äußere Einflüsse lassen dann das Fluid turbulent werden.
Das hat mit einem idealen Rohr etc. nichts zu tun.
Gandalf
Das kommt in der Praxis gut hin, zumindest wenn in dem Rohr Wasser von ca. 20°C fließt.
René
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo Gandalf und Burkh,
da habe ich wahrscheinlich ein Missverständnis verursacht mit der Voraussetzung, das Rohr sei ideal. In Wirklichkeit möchte ich jedoch nicht einen theoretischen Fall betrachten, sondern erst mal einheitliche Voraussetzungen für den Praxisfall. Natürlich ist es in der Praxis dann nie ohne Störung, zumal ich am Rande des Rohres einen Strömungsmesser installiert habe.
Dann ist wohl meine Rechnung korrekt, und der Umschlag findet bei einem Innendurchmesser von 25 mm bereits bei ca. 0,1 m/s statt (Wasser 20 °C).
Gruß
Dieter
Hallo Dieter,
nur dass es sich um Rohre der Getränkeindustrie handelt. Und
wenn ich das als kritische Reynolds-Zahl 2300 annehme, stimmt
dann das Resultat mit 0,1 m/s? Mir kommt das so wenig vor.
wenn es sich um Fruchtsäfte oder Zuckerwässer (Limo, Cola) handelt, liegt die Viskosität allerdings wesentlich höher als bei Wasser und entsprechend verändert sich die Re!
Gandalf
Hallo Gandalf,
wenn es sich um Fruchtsäfte oder Zuckerwässer (Limo, Cola)
handelt, liegt die Viskosität allerdings wesentlich höher als
bei Wasser und entsprechend verändert sich die Re!
Ja, das ist mir schon klar, aber ich muss wenigstens mal diesen Parameter festlegen, um eine einigermaßen gesicherte Aussage machen zu können (immer mit dem Hinweis ‚bei Wasser‘).
Gruß
Dieter
Moin Gandalf,
Das erinnerst du richtig aus deiner Physik Vorlesung.
Nur ist es bei einer Strömung im Rohr (im Gegensatz zu einer Strömung um ein Profil o.ä.) immer die äußere Störung, die du im Rohr für den Umschlag ins Turbulente brauchst.
Keine äußere Störung, kein turbulenter Umschlag.
Das hat mit einem idealen Rohr etc. nichts zu tun.
Doch, genau das. Im idealen, störungsfreien Rohr hast du eine laminare Strömung auch bei sehr hohen Re-Zahlen.
Gruß
Burkh
Einflussgrößen
Hallo,
Keine äußere Störung, kein turbulenter Umschlag.
Das hat mit einem idealen Rohr etc. nichts zu tun.
Doch, genau das. Im idealen, störungsfreien Rohr hast du eine
laminare Strömung auch bei sehr hohen Re-Zahlen.
Okay, jetzt weiß ich, dass ich die Forderung des idealen Rohres nicht erwähnen hätte sollen. Natürlich ist eine Störung da, schon alleine durch einen Fühler zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit. Aber jetzt muss ich fragen: Bestimmt die Art und Größe dieser Störung den Umschlagpunkt oder muss es nur eine Mindeststörung sein, und der Umschlagpunkt ergibt sich weiterhin nur aus Viskosität und Rohrdurchmesser?
Gruß
Dieter
Zusatzfrage
Hallo,
neben der Hauptfrage beschäftigt mich noch ein weiterer Zusammenhang, den ich nicht verstehe.
Man spricht vom Reynoldschen Ähnlichkeitsgesetz. Wenn ich es richtig verstanden habe, sollen sich damit geometrisch ähnliche Körper entsprechend verhalten, d. h. mache ich das Rohr dünner, reduziert sich in gleichem Maße die Strömungsgeschwindigkeit, bei der der Umschlag ins Turbulente stattfindet. Dies wiederum aber widerspricht dem Zusammenhang Re * µ = d * v, wenn Re = Reynoldsche Zahl, µ = kinematische Viskosität, d = Rohrinnendurchmesser und v = Strömungsgeschwindigkeit. Was ist denn nun richtig?
Gruß
Dieter