Wat is de waaierwrijvingsfactor?
De waaierwrijvingsfactor is een element bij de berekening van drukverlies als gevolg van wrijving in een pijp. Het is een functie van de ruwheid van de pijp en het niveau van turbulentie binnen de vloeibare stroom. Deze factoren kunnen experimenteel worden bepaald, maar worden vaker afkomstig uit grafieken en diagrammen. De cijfers zijn dimensieloos, wat betekent dat ze geen meeteenheden hebben.
De vloeistofdruk die door een buis stroomt, neemt af als gevolg van wrijving tussen de binnenwanden van de pijp en de bewegende vloeistof. Pompen of zwaartekracht moeten de energie bieden om vloeistof te verplaatsen. In zeer lange leidingen zal de drukval als gevolg van wrijvingsverlies zo hoog zijn dat de vloeistof helemaal niet zal stromen. Pijpleidingen, zoals de Alaska -oliepijpleiding, vereisen tussenliggende pompstations om de druk te stimuleren.
Een begrip van het drukverlies dat optreedt als vloeistoffen door leidingen bewegen, is essentieel in elke leidingplicatie. Het is van cruciaal belang voor chemische processen die buizen gebruiken als tubulaire stroomreactoren.Pijpen die worden gebruikt als reactoren produceren reactieomstandigheden waarbij temperatuur en druk gemakkelijk worden geregeld. Reactie verblijftijd en de voltooiing van de reactie is een functie van de lengte van de pijp.
Exotherme reacties geven warmte af naarmate ze vorderen. Om isothermische omstandigheden en een constante waaierwrijvingsfactor te handhaven, moet de pijp in een tegenstroomrichting worden gekoeld. Endotherme reacties, die warmte absorberen, vereisen de tegenovergestelde behandeling. Als isothermische omstandigheden niet worden gehandhaafd, moeten de berekeningen met behulp van de waaierfactor voldoen aan de verandering in viscositeit en wrijving die optreedt als de vloeistof warmer of koeler wordt.
Reynolds -getallen zijn dimensieloze metingen van de mate van turbulentie in de vloeistof. In laminaire stroming met Reynolds-getallen van minder dan 2.000, beweegt de vloeistof met een kogelvormig snelheidsprofiel en weinig intenrmixing. De maximale snelheid treedt op in het midden van de buisdoorsnede en is tweemaal de gemiddelde stroom van de vloeistof. Turbulente stroming, met volledige mengen, treedt op bij Reynolds -nummers boven 3000. Een dunne bufferzone, met Reynolds -cijfers tussen 2.000 en 3.000, treedt op tussen de laminaire en turbulente zones.
Een waaierwrijvingsfactor kan worden bepaald door de drukval van de leidingen te meten die groot genoeg is in diameter om schaalbaar te zijn voor veld- of fabrieksactiviteiten. Meestal worden deze experimenten uitgevoerd als laminaire stroomomstandigheden nodig zijn. Vaker wordt de waaierwrijvingsfactor gelezen uit een grafiek, omdat de meeste plugstroomreactoren worden bediend bij hoge Reynolds -nummers.
De ruwheid van het oppervlak van het pijpinterieur wordt bepaald door meting. Het Reynolds -nummer wordt berekend uit de buisdiameter, vloeistofviscositeit en drukval. Plots van de waaierwrijvingsfactor tegen het Reynolds -nummer voor pijpen van verschillende ruwheid zijn beschikbaar iN Engineering Handbooks. Deze boeken hebben ook tafels van de oppervlakteruwheid van verschillende materialen.