🧪 Reynolds Sayısı: Akışın Karakterini Anlamak
Akışkanlar mekaniğinde, akışın laminer mi yoksa türbülanslı mı olduğunu belirleyen kritik bir parametre olan
Reynolds sayısı, akışkanın atalet kuvvetlerinin viskoz kuvvetlere oranını ifade eder. Bu oran, akışkan davranışını anlamak ve tahmin etmek için hayati öneme sahiptir.
Reynolds sayısı ($Re$) aşağıdaki formülle hesaplanır:
$Re = \frac{\rho V L}{\mu}$
Burada:
- 🍎 $\rho$: Akışkanın yoğunluğu (kg/m³)
- 🧪 $V$: Akışkanın ortalama hızı (m/s)
- 📏 $L$: Karakteristik uzunluk (m) (Örneğin, boru çapı)
- 💧 $\mu$: Akışkanın dinamik viskozitesi (Pa·s)
🧮 Reynolds Sayısının Yorumlanması
* Düşük Reynolds Sayıları ($Re < 2300$): Akış genellikle
laminerdir. Akışkan tabakaları düzenli bir şekilde hareket eder ve karışım minimum düzeydedir.
* Yüksek Reynolds Sayıları ($Re > 4000$): Akış genellikle
türbülanslıdır. Akışkan hareketleri düzensizdir, girdaplar ve karışımlar yoğundur.
* Ara Reynolds Sayıları ($2300 < Re < 4000$): Akış
geçiş bölgesindedir. Laminer ve türbülanslı akış özellikleri bir arada görülebilir.
💧 Boru İçi Akışlar
Boru içi akışlar, mühendislik uygulamalarında yaygın olarak karşılaşılan bir durumdur. Su, petrol, doğal gaz gibi akışkanların taşınmasında borular kullanılır ve bu akışların karakteristiği, sistemin verimliliği ve güvenliği açısından önemlidir.
📐 Laminer Boru İçi Akış
Laminer akışta, akışkan tabakaları birbirine paralel hareket eder ve hız profili paraboliktir. Bu durumda, sürtünme kayıpları viskozitenin bir fonksiyonudur ve Darcy-Weisbach denklemi kullanılarak hesaplanabilir.
🌀 Türbülanslı Boru İçi Akış
Türbülanslı akışta, akışkan hareketleri düzensizdir ve hız profili laminer akışa göre daha düzdür. Sürtünme kayıpları, Reynolds sayısı ve boru yüzeyinin pürüzlülüğü gibi faktörlere bağlıdır. Türbülanslı akışta sürtünme faktörünü belirlemek için Moody diyagramı veya Colebrook denklemi kullanılabilir.
📊 Moody Diyagramı
Moody diyagramı, türbülanslı boru içi akışlarda sürtünme faktörünü belirlemek için kullanılan bir grafiktir. Diyagram, Reynolds sayısı ve göreceli pürüzlülük (boru pürüzlülüğünün boru çapına oranı) arasındaki ilişkiyi gösterir.
📝 Colebrook Denklemi
Colebrook denklemi, türbülanslı boru içi akışlarda sürtünme faktörünü hesaplamak için kullanılan ampirik bir denklemdir:
$\frac{1}{\sqrt{f}} = -2.0 \log_{10} \left( \frac{\epsilon}{3.7D} + \frac{2.51}{Re \sqrt{f}} \right)$
Burada:
- 🧪 $f$: Sürtünme faktörü
- 📏 $\epsilon$: Boru yüzey pürüzlülüğü (m)
- 📐 $D$: Boru çapı (m)
- 🧮 $Re$: Reynolds sayısı
