令和5年度 問33 化学プロセス
直径 \(D = 0.01\ \mathrm{m}\)、長さ \(L = 2\ \mathrm{m}\) の円管内を平均流速 \(u_{av} = 0.05\ \mathrm{m/s}\) で、密度 \(\rho = 1000\ \mathrm{kg/m^{3}}\)、粘度 \(\mu = 1\times 10^{-3}\ \mathrm{Pa\cdot s}\) の流体が流れている。この場合に得られるレイノルズ数
$$Re = \frac{\rho\,u_{av}\,D}{\mu}$$と層流・乱流の組合せとして、最も適切なものはどれか。
臨界レイノルズ数は 2100 であるとする。
①
1000、層流
②
500、層流
③
500000、層流
④
500、乱流
⑤
500000、乱流
正答
② 500、層流
レイノルズ数は流体の慣性力と粘性力の比を表す無次元数です。この値から管内の流れが層流（流れ方向に平行）なのか乱流（流体の各部分が入り乱れている）なのかを判断します。臨界レイノルズ数より大きいと乱流、小さいと層流です。
問題で示されたレイノルズ数の式をそのまま計算するだけです。
$$Re = \frac{1000\times 0.05\times 0.01}{1\times 10^{-3}} = 500$$となり、臨界レイノルズ数 2100 よりも小さいため層流です。