Laminer Akış ve Türbülanslı Akış | Reynolds Sayısına Göre Akış Tipinin Değişimi

Laminer ve türbülanslı akış, akışkanlar mekaniğinin bir konusu olmakla beraber, borulama ve vana seçimi sırasında göz önünde bulundurulan bir parametredir.

Boru ve benzeri kapalı bir kanalda akan bir sıvı, sıvının hızına, borunun boyutuna, Reynolds sayısına ve sıvı viskozitesine bağlı olarak türbülanslı akış veya laminer akış olarak sınıflandırılabilir.

Laminer Akış

Borudan akan akışkanın boru içinde girdaplar oluşturmadan akması, tüm akış çizgilerinin düz ve paralel olması ve bu akış çizgileri boyunca akışkan parçacıklarının hareket etmesi ‘’Laminer Akış’’ olarak adlandırılır.

Laminer akış, genellikle daha düşük akış hızlarında ve akışkanın yüksek viskozitede aktığı küçük çaplı borularda oluşur. Laminer akımda hız dağılımı paraboloiddir.

Laminer akışa örnek olarak ince bir tüpten yağ akışı ve kılcal damarlardan kan akışı verilebilir. Yanan bir maddeden çıkan duman başta düzenli çıkar. Bu, laminer akış türüne bir örnektir. Daha sonra ise hava akımı ile dağılır ve türbülanslı akışa geçer.

Aynı şekilde baraj kapağından su çıkmadan önce ve çıktıktan sonraki durumu örnek olarak verilebilir. Her ne kadar tam olarak düzenli olmasa da baraj kapağından geçmeden önce su laminer akış sergiler. Kapağın açılmasının ardından hızın artışı ve basınç sebebiyle türbülanslı akış gözlemlenir.

Türbülanslı Akış

Türbülanslı akış, akışkan parçacıklarının düzensiz, çapraz ve zikzaklar halinde hareket ettiği akış olarak tanımlanır. Akışkan parçacıklarının bu zikzak hareketi sebebiyle, yüksek enerji kaybı yaratan girdaplar oluşur.

Bu akışta, akışkanın bir noktadaki hızının büyüklüğü ve yönü sürekli olarak değişir. Genellikle yüksek hızlarda, düşük viskoziteli akışlarda ve büyük çaplı borularda meydana gelir.

Ayrıca, laminer akıştan türbülanslı akışa aniden geçiş olmaz. Bu geçiş, akış türbülanslı olmadan önce akışın türbülanslı ve laminer akış arasında gidip geldiği bazı geçiş bölgelerinde oluşur. Bu bölgede akış türü için ne laminer ne de türbülanslı denilebilir.

Reynolds Sayısı ve Akış Tipinin Değişimi

Osborne Reynolds, 1880’li yıllarda yaptığı ayrıntılı deneylerden sonra, akış rejiminin temelde akışkandaki atalet kuvvetlerinin viskoz kuvvetlere oranına bağlı bulunduğunu keşfetmiştir.  Bu orana Reynolds Sayısı adı verilir. Reynolds sayısı boyutsuzdur.

Bu denklemde;

ρ =yoğunluk ( kg/m³)

V= akışkanın hızı (m/s²)

D= akışkanın geçtiği borunun çapı (m)

μ= akışkanın dinamik viskozitesi (Pa.s)

v= akışkanın kinematik viskozitesi (m²/s)

temsil eder.

Bu denklemden elde edilen Reynolds sayısı ile akış türü belirlenir:

• Maktoloji
• Bursa Teknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği Laboratuvarı
• The Constructor