Mathe & Formeln

Reynolds-Zahl berechnen

Wählen Sie das Medium oder tragen Sie die kinematische Viskosität selbst ein. Mit Strömungsgeschwindigkeit und Rohrinnendurchmesser zeigt der Rechner die Reynolds-Zahl und die Strömungsart.

Strömung und Rohr
Wird nur bei „Eigener Wert“ verwendet. 1 mm²/s = 1 Zentistokes.
Ergebnis

Was die Reynolds-Zahl aussagt

Ob Wasser in einem Rohr ruhig in Schichten gleitet oder wild verwirbelt, entscheidet nicht die Geschwindigkeit allein. Maßgeblich ist das Verhältnis von Trägheitskräften zu Zähigkeitskräften, und genau das drückt die dimensionslose Reynolds-Zahl aus. Sie wurde nach Osborne Reynolds benannt, der den Umschlag mit gefärbten Wasserfäden in Glasrohren sichtbar machte.

Für die Berechnung genügen drei Werte: die mittlere Strömungsgeschwindigkeit, der Innendurchmesser des Rohrs und die kinematische Viskosität des Mediums. Kleine Rohre, langsames Fließen und zähe Flüssigkeiten führen zu kleinen Reynolds-Zahlen und damit zu laminarer Strömung. Große Rohre und schnelles, dünnflüssiges Wasser ergeben große Werte und Turbulenz.

Der Rechner ordnet das Ergebnis für durchströmte Kreisrohre ein. Unter 2.300 gilt die Strömung als laminar, über etwa 4.000 als voll turbulent, dazwischen liegt ein Übergangsbereich, in dem sie je nach Einlauf und Rauheit mal so, mal so ausfällt. Zusätzlich sehen Sie, ab welcher Geschwindigkeit die kritische Grenze erreicht wäre.

Re=v⋅dν (v in m / s , d in m , ν in m2 / s; 1 mm2 / s=10−6 m2 / s)\text{Re} = \frac{v \cdot d}{ν\,\left(\text{v in m}\,/\,s\,{,}\ \text{d in m}\,{,}\ ν\,\text{in m}^{2}\,/\,s;\ 1\,\text{mm}^{2}\,/\,s = 10^{-6}\,m^{2}\,/\,s\right)}

Beispiel: Wasser bei 20 °C (ν = 1,004 mm²/s) fließt mit 1 m/s durch ein Rohr mit 50 mm Innendurchmesser: Re = 1 × 0,05 ÷ 0,000001004 ≈ 49.801. Die Strömung ist turbulent. Laminar bliebe sie nur unter etwa 0,046 m/s.

Wofür man die Reynolds-Zahl braucht

Im Rohrleitungsbau bestimmt die Strömungsart, wie stark der Druck über die Leitungslänge abfällt. Bei laminarer Strömung ist die Rohrreibungszahl einfach 64 geteilt durch Re, bei turbulenter Strömung hängt sie zusätzlich von der Wandrauheit ab und wird über das Moody-Diagramm oder die Colebrook-Gleichung ermittelt. Wer Pumpen auslegt, kommt daran nicht vorbei.

Die Viskosität ist stark temperaturabhängig. Warmes Wasser ist deutlich dünnflüssiger als kaltes, bei 60 Grad hat es nicht einmal halb so viel innere Reibung wie bei 10 Grad. Dieselbe Heizungsleitung kann deshalb im Betrieb turbulent und beim Anfahren laminar durchströmt werden. Öle und Glykolgemische liegen um ein Vielfaches höher als Wasser.

Für Luft ist die kinematische Viskosität etwa 15-mal so groß wie für Wasser. Gleiche Reynolds-Zahlen erfordern in Luft also deutlich höhere Geschwindigkeiten. Dieses Prinzip nutzt man im Windkanal und bei Modellversuchen: Stimmen die Reynolds-Zahlen von Modell und Original überein, sind die Strömungen ähnlich.

Bei nicht runden Kanälen setzen Sie den hydraulischen Durchmesser ein, also viermal die Querschnittsfläche geteilt durch den benetzten Umfang. Für umströmte Körper wie Kugeln, Tragflächen oder Platten gelten andere Bezugslängen und andere kritische Werte; die Grenzen 2.300 und 4.000 dürfen dort nicht übernommen werden.

Tipps und typische Fehler

Strömung einordnen.

  • Innenmaß: Nicht Außendurchmesser.
  • Temperatur: Viskosität anpassen.
  • Kanal: Hydraulischer Durchmesser.
  • Grenzen: Nur für Rohre.

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Häufige Fragen

Ab welcher Reynolds-Zahl ist eine Strömung turbulent?

Im Kreisrohr meist ab etwa 4.000, laminar bleibt sie sicher unter 2.300.

Welche Viskosität hat Wasser?

Bei 20 °C rund 1,0 mm²/s, bei 60 °C rund 0,47 mm²/s.

Hat die Reynolds-Zahl eine Einheit?

Nein, sie ist dimensionslos, alle Einheiten kürzen sich heraus.

Was ist der hydraulische Durchmesser?

Viermal Querschnittsfläche geteilt durch benetzten Umfang, für nicht runde Kanäle.

Warum ist warmes Wasser eher turbulent?

Weil seine Viskosität sinkt und die Reynolds-Zahl dadurch steigt.

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