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 pomiaru.

Ciśnienie cieczy przepływającej przez rurę maleje z powodu tarcia między wewnętrznymi ścianami 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 naftowy Alaska, wymagają pośredniej stacji pompowania w celu zwiększenia ciśnienia.

Zrozumienie straty ciśnienia występującej 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 wydzielają 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 przy użyciu współczynnika tarcia wachlujące będą musiały spełnić zmianę lepkości i tarcia, która występuje, gdy ciecz staje się cieplejsza lub chłodniejsza.

Liczby Reynoldsa są bezwymiarowymi miarami stopnia turbulencji w cieczy.W przepływie laminarnym z liczbą Reynoldsa mniejszą niż 2000, ciecz porusza się z profilem prędkości w kształcie pocisku i niewielkim mieszaniem.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 można określić poprzez pomiar spadków ciśnienia w rurociągach, która jest wystarczająco duża, aby być skalowalnym dla operacji polowych lub roślin.Zazwyczaj eksperymenty te są wykonywane, jeśli potrzebne są warunki przepływu laminarnego.Często współczynnik tarcia wachlarza jest odczytywany z wykresu, ponieważ większość reaktorów przepływu wtyczki jest obsługiwana przy wysokich liczbach Reynoldsa.

Chropowatość powierzchni wnętrza rury jest określana przez pomiar.Liczba Reynoldsa jest obliczana na podstawie średnicy rury, lepkości płynu i spadku ciśnienia.Wykresy współczynnika tarcia wachlarza przeciwko numerowi Reynoldsa dla rur o różnej chropowatości są dostępne w podręcznikach inżynieryjnych.Te książki mają również tabele chropowatości powierzchni różnych materiałów.