Quel est le facteur de friction Fanning?

Le facteur de frottement du fanage est un élément du calcul de la perte de pression due à la friction dans un tuyau. Il est fonction de la rugosité du tuyau et du niveau de turbulence dans l'écoulement liquide. Ces facteurs peuvent être déterminés expérimentalement mais sont plus souvent prélevés dans les graphiques et les diagrammes. Les nombres sont sans dimension, ce qui signifie qu'ils n'ont pas d'unités de mesure.

La pression du liquide s'écoulant à travers un tuyau diminue en raison de la friction entre les parois intérieures du tuyau et le liquide mobile. Les pompes ou la gravité doivent fournir l'énergie pour déplacer du liquide. Dans des tuyaux très longs, la chute de pression due à la perte de friction sera si élevée que le liquide ne coule pas du tout. Les pipelines, tels que le pipeline d'huile de l'Alaska, nécessitent des stations de pompage intermédiaires pour augmenter la pression.

Une compréhension de la perte de pression qui se produit lorsque les liquides se déplacent dans les tuyaux sont essentiels dans toute application de tuyauterie. Il est essentiel aux processus chimiques qui utilisent des tuyaux comme réacteurs à débit tubulaire.Les tuyaux utilisés comme réacteurs produisent des conditions de réaction dans lesquelles la température et la pression sont facilement contrôlées. Le temps de séjour réaction et le degré d'achèvement de la réaction sont fonction de la longueur du tuyau.

Les réactions exothermiques dégagent de la chaleur au fur et à mesure de leur progression. Pour maintenir les conditions isothermes et un facteur de frottement d'éventail constant, le tuyau devra être refroidi dans une direction de contre-courant. Les réactions endothermiques, qui absorbent la chaleur, nécessiteront le traitement opposé. Si les conditions isothermes ne sont pas maintenues, les calculs utilisant le facteur de frottement de Fanning devront satisfaire le changement de viscosité et de frottement qui se produit à mesure que le liquide devient plus chaud ou plus frais.

Les nombres

Reynolds sont des mesures sans dimension du degré de turbulence dans le liquide. Dans le flux laminaire avec des chiffres de Reynolds inférieurs à 2 000, le liquide se déplace avec un profil de vitesse en forme de balle et un petit INTErmixing. La vitesse maximale se produit au centre de la coupe transversale du tuyau et est le double de l'écoulement moyen du liquide. L'écoulement turbulent, avec un mélange complet, se produit à des numéros de Reynolds supérieurs à 3 000. Une zone tampon mince, avec des chiffres de Reynolds entre 2 000 et 3 000, se produit entre les zones laminaires et turbulentes.

Un facteur de frottement de fanning peut être déterminé en mesurant les gouttes de pression à travers la tuyauterie qui est suffisamment grande pour être évolutive pour les opérations sur le terrain ou l'usine. En règle générale, ces expériences sont réalisées si des conditions d'écoulement laminaire sont nécessaires. Plus souvent, le facteur de frottement de Fanning est lu à partir d'un graphique, car la plupart des réacteurs de flux de bouchons sont exploités à des nombres de Reynolds élevés.

La rugosité de la surface de l'intérieur du tuyau est déterminée par mesure. Le nombre de Reynolds est calculé à partir du diamètre du tuyau, de la viscosité du fluide et de la chute de pression. Les parcelles du facteur de frottement Fanning contre le nombre de Reynolds pour les tuyaux de rugosité variable sont disponibles in manuels d'ingénierie. Ces livres ont également des tableaux de rugosité de surface de divers matériaux.