Что такое фактор трения раздувания?

Коэффициент трения Фаннинга является элементом расчета потери давления из-за трения в трубе. Это функция шероховатости трубы и уровня турбулентности в потоке жидкости. Эти факторы могут быть определены экспериментально, но чаще всего взяты из диаграмм и диаграмм. Числа безразмерны, то есть у них нет единиц измерения.

Давление жидкости, протекающей через трубу, уменьшается из-за трения между внутренними стенками трубы и движущейся жидкостью. Насосы или гравитация должны обеспечивать энергию для движения жидкости. В очень длинных трубах перепад давления из-за потери на трение будет настолько высоким, что жидкость вообще не будет течь. Трубопроводы, такие как нефтепровод Аляски, требуют промежуточных насосных станций для повышения давления.

Понимание потери давления, возникающей при движении жидкостей по трубам, необходимо при любом применении трубопроводов. Это имеет решающее значение для химических процессов, которые используют трубы в качестве трубчатых проточных реакторов. Трубы, используемые в качестве реакторов, создают условия реакции, в которых легко контролируются температура и давление. Время пребывания реакции и степень завершения реакции являются функцией длины трубы.

Экзотермические реакции выделяют тепло по мере их развития. Для поддержания изотермических условий и постоянного коэффициента трения Фаннинга трубу необходимо будет охлаждать в направлении противотока. Эндотермические реакции, которые поглощают тепло, потребуют противоположного лечения. Если изотермические условия не поддерживаются, расчеты с использованием коэффициента трения Фаннинга должны будут соответствовать изменению вязкости и трения, которое происходит, когда жидкость нагревается или охлаждается.

Числа Рейнольдса являются безразмерными мерами степени турбулентности в жидкости. В ламинарном потоке с числами Рейнольдса менее 2000 жидкость движется с пулевидным профилем скорости и небольшим перемешиванием. Максимальная скорость происходит в центре поперечного сечения трубы и в два раза превышает средний расход жидкости. Турбулентный поток с полным перемешиванием происходит при числах Рейнольдса выше 3000. Между ламинарной и турбулентной зонами возникает тонкая буферная зона с числами Рейнольдса от 2000 до 3000.

Коэффициент трения вентилятора может быть определен путем измерения перепадов давления в трубопроводах, диаметр которых достаточно велик, чтобы его можно было масштабировать для эксплуатации в полевых условиях или на предприятии. Как правило, эти эксперименты выполняются, если необходимы условия ламинарного потока. Чаще всего коэффициент трения Фаннинга считывается из диаграммы, поскольку большинство реакторов с поршневым потоком работают при больших числах Рейнольдса.

Шероховатость поверхности внутренней части трубы определяется измерением. Число Рейнольдса рассчитывается из диаметра трубы, вязкости жидкости и перепада давления. Графики коэффициента трения Фаннинга относительно числа Рейнольдса для труб различной шероховатости доступны в технических руководствах. Эти книги также имеют таблицы шероховатости поверхности различных материалов.