Hvad er den fanning friktionsfaktor?
Fanning-friktionsfaktoren er et element i beregningen af tryktab på grund af friktion i et rør. Det er en funktion af rørets ruhed og turbulensniveauet i væskestrømmen. Disse faktorer kan bestemmes eksperimentelt, men er oftere hentet fra diagrammer og diagrammer. Tallene er dimensionløse, hvilket betyder, at de ikke har måleenheder.
Væsketrykket, der strømmer gennem et rør, falder på grund af friktion mellem rørets indvendige vægge og den bevægende væske. Enten pumper eller tyngdekraft skal give energi til at flytte væske. I meget lange rør vil trykfaldet på grund af friktionstab være så højt, at væsken overhovedet ikke strømmer. Rørledninger, såsom Alaska-olierørledningen, kræver mellemliggende pumpestationer for at øge trykket.
En forståelse af det tryktab, der opstår, når væsker bevæger sig gennem rør, er vigtig i enhver rørapplikation. Det er kritisk for kemiske processer, der bruger rør som rørformede strømningsreaktorer. Rør, der anvendes som reaktorer, producerer reaktionsbetingelser, hvor temperatur og tryk let kontrolleres. Reaktionsopholdstid og reaktionsafslutningsgrad er en funktion af rørets længde.
Eksoterme reaktioner afgiver varme, når de skrider frem. For at opretholde isotermiske forhold og en konstant Fanning-friktionsfaktor, skal røret afkøles i modstrømsretning. Endotermiske reaktioner, der absorberer varme, kræver den modsatte behandling. Hvis isotermiske forhold ikke opretholdes, skal beregningerne, der bruger Fanning-friktionsfaktoren, tilfredsstille ændringen i viskositet og friktion, der opstår, når væsken bliver varmere eller køligere.
Reynolds-tal er dimensionløse mål for graden af turbulens i væsken. I laminær strøm med Reynolds-numre under 2.000 bevæger væsken sig med en kugleformet hastighedsprofil og lidt blanding. Den maksimale hastighed forekommer i midten af rørets tværsnit og er det dobbelte af væskens gennemsnitlige strømning. Turbulent strømning, med komplet blanding, forekommer ved Reynolds-numre over 3.000. En tynd bufferzone med Reynolds-numre mellem 2.000 og 3.000 forekommer mellem laminar og turbulente zoner.
En farvningsfriktionsfaktor kan bestemmes ved at måle trykfald over rørledninger, der er stor nok i diameter til at være skalérbare til felt- eller anlægsoperationer. Disse eksperimenter udføres typisk, hvis der er behov for laminære strømningsbetingelser. Mere almindeligt læses Fanning-friktionsfaktoren fra et diagram, da de fleste plug-flow-reaktorer drives ved høje Reynolds-numre.
Råheden på overfladen af rørets indre bestemmes ved måling. Reynolds-tallet beregnes ud fra rørdiameteren, fluidviskositet og trykfald. Plotter af Fanning-friktionsfaktoren mod Reynolds-nummeret for rør med forskellig ruhed er tilgængelige i tekniske håndbøger. Disse bøger har også borde over overfladeruhed i forskellige materialer.