Qual é o fator de atrito de ventilação?

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 no fluxo do líquido. Esses fatores podem ser determinados experimentalmente, mas são mais frequentemente obtidos em gráficos e diagramas. Os números são adimensionais, o que significa que eles não têm unidades de medida.

A pressão do líquido que flui através de um tubo diminui devido ao atrito entre as paredes internas do tubo e o líquido em movimento. Bombas ou gravidade devem fornecer energia para mover líquidos. Em tubos muito longos, a queda de pressão devido à perda por atrito será tão alta que o líquido não fluirá. Os oleodutos, como o oleoduto do Alasca, exigem estações de bombeamento intermediárias para aumentar a pressão.

Um entendimento da perda de pressão que ocorre à medida que os líquidos se movem através dos tubos é essencial em qualquer aplicação de tubulação. É fundamental para processos químicos que usam tubos como reatores de fluxo tubular. 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 são uma função do comprimento do tubo.

As reações exotérmicas emitem calor à medida que progridem. Para manter condições isotérmicas e um fator de atrito constante de Fanning, o tubo deverá ser resfriado na direção contracorrente. 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 na viscosidade e atrito que ocorre quando 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 pouca mistura. A velocidade máxima ocorre no centro da seção transversal do tubo e é duas vezes a vazão média do líquido. O fluxo turbulento, com mistura completa, ocorre nos 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 turbulenta.

Um fator de atrito de ventilação pode ser determinado medindo as quedas de pressão nas tubulações que são grandes o suficiente em diâmetro para serem dimensionáveis ​​para operações em campo ou na 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 bujão é operada com altos números de Reynolds.

A rugosidade da superfície do interior do tubo é determinada por 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 em relação ao número de Reynolds para tubos de rugosidade variável estão disponíveis nos manuais de engenharia. Esses livros também possuem tabelas de rugosidade da superfície de vários materiais.