Jaki jest współczynnik tarcia wachlarza?

Współczynnik tarcia wachlarza jest elementem obliczania utraty ciśnienia z powodu tarcia w rurze. Jest to funkcja chropowatości rury i poziomu turbulencji w przepływie cieczy. Czynniki te można określić eksperymentalnie, ale częściej są pobierane z wykresów i schematów. Liczby są bezwymiarowe, co oznacza, że ​​nie mają jednostek miary.

Ciśnienie cieczy przepływające przez rury zmniejsza się z powodu tarcia między ścianami wewnętrznymi rury i ruchomej cieczy. Pompy lub grawitacja muszą zapewnić energię do przemieszczania cieczy. W bardzo długich rurach spadek ciśnienia spowodowany utratą tarcia będzie tak wysoki, że ciecz w ogóle nie będzie płynąć. Rurociągi, takie jak rurociąg olejowy Alaska, wymagają pośredniego pompowania w celu zwiększenia ciśnienia.

Zrozumienie utraty ciśnienia, która występuje w miarę poruszania się cieczy przez rury, jest niezbędne w każdym zastosowaniu rurociągów. Ma kluczowe znaczenie dla procesów chemicznych, które wykorzystują rury jako reaktory przepływu kanalików.Rury stosowane jako reaktory wytwarzają warunki reakcji, w których temperatura i ciśnienie są łatwe do kontrolowania. Czas przebywania reakcji i stopień zakończenia reakcji są funkcją długości rury.

Reakcje egzotermiczne wyrażają ciepło w miarę postępów. Aby zachować warunki izotermiczne i stały współczynnik tarcia wtychnowania, rura będzie musiała zostać schłodzona w kierunku przeciwprądowym. Reakcje endotermiczne, które pochłaniają ciepło, będą wymagały odwrotnego obróbki. Jeśli nie zostaną zachowane warunki izotermiczne, obliczenia wykorzystujące współczynnik tarcia wachlują będą musiały spełnić zmianę lepkości i tarcia, która występuje, gdy ciecz staje się cieplejsza lub chłodniejsza.

Liczby Reynoldsa są bezwymiarowe miary stopnia turbulencji w cieczy. W przepływie laminarnym z liczbami Reynoldsa mniej niż 2000, ciecz porusza się z profilem prędkości w kształcie kuli i małą inteligencjąRmixing. Maksymalna prędkość występuje w środku przekroju rury i jest dwa razy większy niż średni przepływ cieczy. Turbulentne przepływ, z całkowitym mieszaniem, występuje w liczbach Reynoldsa powyżej 3000. Cienka strefa buforowa, z liczbą Reynoldsa między 2000 a 3000, występuje między strefami laminarnymi i turbulentnymi.

Współczynnik tarcia wachlarza można określić poprzez pomiar spadków ciśnienia w rurach, która ma wystarczająco dużą średnicę, aby być skalowalnym dla operacji pola lub zakładu. Zazwyczaj eksperymenty te są wykonywane, jeśli potrzebne są warunki przepływu laminarnego. Częściej współczynnik tarcia wachlarza jest odczytywany z wykresu, ponieważ większość reaktorów przepływu wtyczki jest obsługiwana przy wysokich liczbach Reynolds.

Chropowatość powierzchni wnętrza rury jest określana przez pomiar. Liczba Reynoldsa jest obliczana na podstawie średnicy rury, lepkości płynu i spadku ciśnienia. Dostępne są wykresy współczynnika tarcia w fanning w stosunku do liczby Reynoldsa dla rur o różnej chropowatości iN Podręczniki inżynieryjne. Te książki mają również tabele chropowatości powierzchni różnych materiałów.