¿Cuál es el factor de fricción de fanning?
El factor de fricción de abanico es un elemento en el cálculo de la pérdida de presión debido a la fricción en una tubería. Es una función de la rugosidad de la tubería y el nivel de turbulencia dentro del flujo de líquido. Estos factores se pueden determinar experimentalmente, pero se toman con mayor frecuencia de cuadros y diagramas. Los números son adimensionales, lo que significa que no tienen unidades de medida.
La presión del líquido que fluye a través de una tubería disminuye debido a la fricción entre las paredes interiores de la tubería y el líquido en movimiento. Las bombas o la gravedad deben proporcionar la energía para mover líquido. En tuberías muy largas, la caída de presión debido a la pérdida por fricción será tan alta que el líquido no fluya en absoluto. Las tuberías, como la tubería de aceite de Alaska, requieren estaciones de bombeo intermedias para aumentar la presión.
Una comprensión de la pérdida de presión que ocurre a medida que los líquidos se mueven a través de las tuberías es esencial en cualquier aplicación de tuberías. Es crítico para los procesos químicos que usan tuberías como reactores de flujo tubular.Las tuberías utilizadas como reactores producen condiciones de reacción en las que la temperatura y la presión se controlan fácilmente. El tiempo de residencia de reacción y el grado de finalización de reacción es una función de la longitud de la tubería.
Las reacciones exotérmicas emiten el calor a medida que avanzan. Para mantener las condiciones isotérmicas y un factor de fricción de abanico constante, la tubería tendrá que enfriarse en una dirección contraria. Las reacciones endotérmicas, que absorben el calor, requerirán el tratamiento opuesto. Si no se mantienen las condiciones isotérmicas, los cálculos que usan el factor de fricción de abanico tendrán que satisfacer el cambio en la viscosidad y la fricción que ocurre a medida que el líquido se calienta o se enfría.
.Los números de Reynolds son medidas adimensionales del grado de turbulencia en el líquido. En el flujo laminar con números de Reynolds inferiores a 2,000, el líquido se mueve con un perfil de velocidad en forma de bala y poca intermixing. La velocidad máxima ocurre en el centro de la sección transversal de la tubería y es el doble del flujo promedio del líquido. El flujo turbulento, con mezcla completa, ocurre en números de Reynolds por encima de 3.000. Se produce una zona de amortiguación delgada, con números de Reynolds entre 2,000 y 3.000, entre las zonas laminares y turbulentas.
Un factor de fricción de abanico se puede determinar midiendo las gotas de presión a través de la tubería que es lo suficientemente grande como para ser escalable para las operaciones de campo o planta. Típicamente, estos experimentos se realizan si se necesitan condiciones de flujo laminar. Más comúnmente, el factor de fricción de abanico se lee a partir de un gráfico, ya que la mayoría de los reactores de flujo de enchufe se operan a altos números de Reynolds.
La rugosidad de la superficie del interior de la tubería se determina mediante medición. El número de Reynolds se calcula a partir del diámetro de la tubería, la viscosidad del fluido y la caída de presión. Los gráficos del factor de fricción de faning contra el número de Reynolds para tuberías de rugosidad variable están disponibles in manual de ingeniería. Estos libros también tienen tablas de la rugosidad de la superficie de varios materiales.