流体
レイノルズ数(配管)
入力
液体は温度変化が比較的小さい場合もありますが、気体では運転条件の影響が大きくなります。
配管断面全体で平均した流速を入力してください。局所最大流速ではありません。
流量計の値などから入力すると、管内径から平均流速を自動計算します。
配管の呼び径ではなく実内径を入力してください。スケジュール番号や肉厚で内径は変わります。
粘度は温度依存性が大きい物性値です。運転温度での値を使ってください。1 mPa·s = 1 cP、1 Pa·s = 1000 mPa·s。
動粘度は粘度を密度で割った値(ν = μ/ρ)。1 cSt = 1 mm²/s = 1×10⁻⁶ m²/s。
計算結果
入力値を入れて「計算する」を押してください
レイノルズ数の計算式
管内流れでは、代表長さとして管内径を用いて、次式でレイノルズ数を計算します。
$$ Re = \frac{\rho \, u \, D}{\mu} $$
動粘度 $\nu$ を使う場合は、
$$ Re = \frac{u \, D}{\nu} $$
体積流量 $Q$ から求める場合は、円管断面積 $A = \dfrac{\pi D^{2}}{4}$ を用いて平均流速 $u$ を計算したうえで、
$$ u = \frac{4Q}{\pi D^{2}}, \qquad Re = \frac{\rho \, u \, D}{\mu} = \frac{4 \rho Q}{\pi D \mu} $$
ここで、各記号は次の通りです。
- $Re$:レイノルズ数[無次元]
- $\rho$:流体密度[kg/m³]
- $u$:平均流速[m/s]
- $D$:管内径[m]
- $\mu$:粘度[Pa·s]
- $\nu$:動粘度[m²/s]
- $Q$:体積流量[m³/s]
層流・遷移域・乱流の判定目安
円管内流れでは、レイノルズ数によって流れの状態をおおまかに分類できます。
| レイノルズ数 | 流れの状態 | イメージ |
|---|---|---|
| $Re < 2{,}300$ | 層流 | 流体が層状に整って流れる |
| $2{,}300 \leq Re \leq 4{,}000$ | 遷移域 | 層流と乱流の中間で不安定 |
| $Re > 4{,}000$ | 乱流 | 渦や乱れを伴って流れる |
この判定は、主に円管内流れの一般的な目安です。流入口条件、配管の粗さ、曲がり、脈動、流体の性質によって、実際の流れの状態は変わる場合があります。
適用範囲と注意事項
このツールは、主にニュートン流体の円管内流れを対象としたレイノルズ数計算ツールです。以下の場合は、計算結果の解釈に注意してください。
- 非ニュートン流体(ポリマー溶液、ペースト など)
- スラリー、気液二相流、固液二相流
- 圧縮性の大きい気体流れ
- 脈動流
- 極端に短い配管、入口・出口近傍
- エルボ、バルブ、ポンプ直後など乱れの強い場所
- 充填塔、撹拌槽、粒子周りの流れ
このような場合、レイノルズ数の定義や代表長さの取り方が変わります。対象装置に応じた専門的な式を別途確認してください。
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