Mikä on Fanning Friction Factor?

Fanning -kitkakerroin on osa laskettaessa putken kitkasta johtuvaa painehäviötä. Se riippuu putken karheudesta ja nestevirtauksen turbulenssista. Nämä tekijät voidaan määrittää kokeellisesti, mutta ne otetaan useammin kaavioista ja kaavioista. Numerot ovat mittaamattomia, eli niillä ei ole mittayksiköitä.

Putken läpi virtaavan nesteen paine laskee putken sisäseinien ja liikkuvan nesteen välisen kitkan vuoksi. Joko pumppujen tai painovoiman on annettava energiaa nesteen siirtämiseen. Erittäin pitkissä putkissa kitkahäviöstä johtuva painehäviö on niin suuri, että neste ei virtaa ollenkaan. Putket, kuten Alaskan öljyputki, vaativat välipumppaamoja paineen lisäämiseksi.

Painehäviön ymmärtäminen nesteiden liikkuessa putkien läpi on välttämätöntä kaikissa putkistosovelluksissa. Se on kriittinen kemiallisille prosesseille, joissa käytetään putkia putkimaisina virtausreaktoreina. Reaktorina käytettävät putket tuottavat reaktio -olosuhteita, joissa lämpötilaa ja painetta on helppo hallita. Reaktion viipymisaika ja reaktion valmistumisaste ovat putken pituuden funktio.

Eksotermiset reaktiot luovuttavat lämpöä niiden edetessä. Isotermisten olosuhteiden ja jatkuvan Fanning-kitkakerroksen ylläpitämiseksi putki on jäähdytettävä vastavirran suuntaan. Endotermiset reaktiot, jotka absorboivat lämpöä, vaativat päinvastaista käsittelyä. Jos isotermisiä olosuhteita ei ylläpidetä, Fanning -kitkakertoimen avulla tehtyjen laskelmien on täytettävä viskositeetin ja kitkan muutokset, jotka tapahtuvat nesteen lämpenemisen tai jäähtymisen seurauksena.

Reynoldsin luvut ovat mittaamattomia mittauksia nesteen turbulenssista. Laminaarivirtauksessa, jossa Reynoldsin luvut ovat alle 2,000, neste liikkuu luodin muotoisella nopeusprofiililla ja vähän keskenään. Suurin nopeus tapahtuu putken poikkileikkauksen keskellä ja on kaksi kertaa nesteen keskimääräinen virtaus. Turbulentti virtaus täydellä sekoituksella tapahtuu Reynoldsin lukujen yläpuolella yli 3,000. Laminaaristen ja turbulenttien vyöhykkeiden välissä on ohut puskurivyöhyke, jonka Reynoldsin luvut ovat 2,000 ja 3,000 välillä.

Fanning -kitkakerroin voidaan määrittää mittaamalla painehäviöitä putkistoissa, joiden halkaisija on riittävän suuri skaalattavaksi kenttä- tai laitoskäyttöön. Tyypillisesti nämä kokeet suoritetaan, jos laminaarisia virtausolosuhteita tarvitaan. Yleisemmin Fanning -kitkakerroin luetaan kaaviosta, koska useimmat tulppavirtausreaktorit toimivat suurilla Reynolds -luvuilla.
Putken sisäpinnan karheus määritetään mittaamalla. Reynoldsin luku lasketaan putken halkaisijan, nesteen viskositeetin ja painehäviön perusteella. Fanning -kitkakertoimet Reynoldsin lukua vastaan ​​eri karheuden omaaville putkille ovat saatavilla suunnittelukäsikirjoissa. Näissä kirjoissa on myös taulukkoja eri materiaalien pinnan karheudesta.