Hva er Fanning-friksjonsfaktoren?
Fanning-friksjonsfaktoren er et element i beregningen av trykktap på grunn av friksjon i et rør. Det er en funksjon av rørets ujevnhet og turbulensnivået i væskestrømmen. Disse faktorene kan bestemmes eksperimentelt, men er oftere hentet fra diagrammer og diagrammer. Tallene er dimensjonsløse, noe som betyr at de ikke har noen måleenheter.
Væsketrykket som strømmer gjennom et rør synker på grunn av friksjon mellom rørets indre vegger og den bevegelige væsken. Enten pumper eller tyngdekraft må gi energi til å flytte væske. I veldig lange rør vil trykkfallet på grunn av friksjonstap være så høyt at væsken ikke flyter i det hele tatt. Rørledninger, som Alaska oljerørledning, krever mellomliggende pumpestasjoner for å øke trykket.
En forståelse av trykktapet som oppstår når væsker beveger seg gjennom rør er avgjørende i enhver rørføring. Det er avgjørende for kjemiske prosesser som bruker rør som rørformede strømningsreaktorer. Rør som brukes som reaktorer produserer reaksjonsbetingelser der temperatur og trykk lett kan kontrolleres. Reaksjonens oppholdstid og fullføringsgrad er en funksjon av lengden på røret.
Eksoterme reaksjoner avgir varme når de skrider frem. For å opprettholde isotermiske forhold og en konstant Fanning-friksjonsfaktor, må røret avkjøles i motstrømsretning. Endotermiske reaksjoner, som tar opp varme, vil kreve motsatt behandling. Hvis isotermiske forhold ikke opprettholdes, må beregningene som bruker Fanning-friksjonsfaktoren tilfredsstille endringen i viskositet og friksjon som oppstår når væsken blir varmere eller kjøligere.
Reynolds tall er dimensjonsløse mål på graden av turbulens i væsken. I laminær strøm med Reynolds-tall under 2000, beveger væsken seg med en kuleformet hastighetsprofil og lite blanding. Maksimal hastighet oppstår i midten av rørets tverrsnitt og er dobbelt så høy som væskens gjennomsnittlige strømning. Turbulent strømning, med fullstendig blanding, skjer ved Reynolds tall over 3000. En tynn buffersone, med Reynolds-tall mellom 2000 og 3000, oppstår mellom de laminære og turbulente sonene.
En friksjonsfriksjonsfaktor kan bestemmes ved å måle trykkfall over rørledninger som er store nok i diameter til å være skalerbare for felt- eller anleggsoperasjoner. Disse eksperimentene blir vanligvis utført hvis det er nødvendig med laminære strømningsforhold. Mer ofte leses Fanning-friksjonsfaktoren fra et diagram, ettersom de fleste pluggstrømningsreaktorer drives med høye Reynolds-tall.
Grovheten på overflaten til rørets indre bestemmes ved måling. Reynolds-tallet beregnes ut fra rørdiameteren, fluidviskositet og trykkfall. Plotter av Fanning-friksjonsfaktoren mot Reynolds-tallet for rør med ulik ruhet er tilgjengelige i tekniske håndbøker. Disse bøkene har også tabeller over overflatens ruhet i forskjellige materialer.