Qual é o fator de atrito de fanning?

O fator de atrito de fanning é um elemento no cálculo da perda de pressão devido ao atrito em um tubo. É uma função da rugosidade do tubo e do nível de turbulência dentro do fluxo do líquido. Esses fatores podem ser determinados experimentalmente, mas são mais frequentemente retirados de gráficos e diagramas. Os números não têm dimensão, o que significa que não têm unidades de medida. Bombas ou gravidade devem fornecer energia para mover líquido. Em tubos muito longos, a queda de pressão devido à perda de atrito será tão alta que o líquido não fluirá. Os pipelines, como o oleoduto do Alasca, requerem estações de bombeamento intermediárias para aumentar a pressão. É fundamental para processos químicos que usam tubos como reatores de fluxo tubular.Os tubos usados ​​como reatores produzem condições de reação nas quais a temperatura e a pressão são facilmente controladas. O tempo de permanência da reação e o grau de conclusão da reação é uma função do comprimento do tubo.

Reações exotérmicas emitem calor à medida que progridem. Para manter as condições isotérmicas e um constante fator de atrito, o tubo terá que ser resfriado em uma direção de contra-corrente. As reações endotérmicas, que absorvem o calor, exigirão o tratamento oposto. Se as condições isotérmicas não forem mantidas, os cálculos usando o fator de atrito de fanning terão que satisfazer a mudança de viscosidade e atrito que ocorre à medida que o líquido fica mais quente ou mais frio.

Os números de Reynolds são medidas adimensionais do grau de turbulência no líquido. No fluxo laminar com números de Reynolds inferiores a 2.000, o líquido se move com um perfil de velocidade em forma de bala e poucormixing. A velocidade máxima ocorre no centro da seção transversal do tubo e é o dobro do fluxo médio do líquido. O fluxo turbulento, com mistura completa, ocorre em números de Reynolds acima de 3.000. Uma zona tampão fina, com números de Reynolds entre 2.000 e 3.000, ocorre entre as zonas laminar e turbulentas.

Um fator de atrito de abanação pode ser determinado medindo quedas de pressão na tubulação que é grande o suficiente em diâmetro para ser escalável para operações de campo ou planta. Normalmente, essas experiências são realizadas se forem necessárias condições de fluxo laminar. Mais comumente, o fator de atrito de fanning é lido a partir de um gráfico, pois a maioria dos reatores de fluxo de plugue é operada em números altos de Reynolds.

A rugosidade da superfície do interior do tubo é determinada pela medição. O número de Reynolds é calculado a partir do diâmetro do tubo, viscosidade do fluido e queda de pressão. Gráficos do fator de atrito de fanning contra o número de Reynolds para tubos de rugosidade variável estão disponíveis in Manuais de Engenharia. Esses livros também têm tabelas da rugosidade da superfície de vários materiais.