In diesem Artikel besprechen wir den Fanning-Reibungsfaktor für laminare Strömung. Die laminare Strömung ist die einfachste Form der Strömung, bei der sich die Flüssigkeitsschichten nicht überschneiden.
Die Flüssigkeitsschichten fließen sehr glatt in einer laminaren Strömung, es gibt auch zwei andere Arten von Strömungen, auf die wir in diesem Artikel ausführlich eingehen werden. Wir werden zuerst über laminare Strömung, transiente Strömung und turbulente Strömung sprechen. Wir werden auch über ihre Eigenschaften sprechen. Dann werden wir über eine dimensionslose Zahl diskutieren, die als Reynolds-Zahl bezeichnet wird.
Was ist Laminarströmung?
Eine laminare Strömung ist eine Art Strömung, bei der sich die Flüssigkeit sehr gleichmäßig bewegt und sich die Flüssigkeitsschichten nicht überschneiden, sondern in parallelen Linien fließen.
Um zu prüfen, ob eine Strömung laminar ist oder nicht, verwenden wir die Reynoldszahl. Dies ist eine dimensionslose Zahl, die Auskunft über die Art der Strömung gibt, ob es sich um eine turbulente oder Übergangs- oder eine laminare Strömung handelt. In einem späteren Abschnitt dieses Artikels werden wir uns mit der Reynoldszahl befassen.
Bildnachweis: Kevin Payravi, Nahaufnahme der Horseshoe Falls, CC BY-SA 3.0
Was ist die Reynoldszahl?
Die Reynoldszahl ist eine dimensionslose Zahl, die uns hilft, die Art der Flüssigkeitsströmung zu bestimmen. Die Strömung kann laminar, turbulent oder übergangsweise sein. Beim Umgang mit Strömungsmaschinen ist es sehr wichtig, die Art der Strömung zu kennen.
Um den Wert der laminaren Strömung zu finden, benötigen wir die kinematische Viskosität der Flüssigkeit, die Dichte der Flüssigkeit und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, mit der sie fließt. Die Reynoldszahl kann auch verwendet werden, um die Reibungsverluste im Rohr zu finden. Wir werden in diesem Artikel mehr über die laminare Strömung erfahren.
Was ist der Fanning-Faktor?
Wie die Reynolds-Zahl ist auch der Fanning-Faktor eine dimensionslose Zahl, die bei der Durchführung von Berechnungen in den Berechnungen der Kontinuumsmechanik verwendet wird.
Sie kann als das Verhältnis zwischen der lokalen Scherspannung und der lokalen kinetischen Strömungsenergie des Fluids definiert werden. Mathematisch kann der Fanning-Faktor durch die folgende Formel angegeben werden:
Woher,
f ist der Fanning-Faktor
Tau ist die lokale Schubspannung
u ist die Volumenstromgeschwindigkeit
Rho ist die Dichte der Flüssigkeit.
Was ist der Fanning-Faktor für laminare Strömung?
Wir haben in den obigen Abschnitten sowohl den Fanning-Faktor als auch die laminare Strömung besprochen. Lassen Sie uns nun sehen, wie die Formel für den Fanning-Faktor für eine laminare Strömung lautet.
Für eine laminare Strömung wird der Fanning-Faktor anhand der unten angegebenen Formel angegeben-
f=16/Re
Woher,
Re ist die Reynoldszahl
Wie berechnet man den Fanning-Faktor?
Einfach ausgedrückt ergibt ein Viertel des Reibungsfaktors von Darcy den Reibungsfaktor von Fanning. Die Formel für den Reibungsfaktor von Fanning ist für verschiedene Arten von Strömungen unterschiedlich.
Wir werden über die Formel diskutieren, die bei laminarer Strömung verwendet wird. Für eine Flüssigkeit, die in einem runden Rohr mit laminarer Strömung fließt, wird der Fanning-Faktor wie folgt angegeben:
f= 16/Re
Woher,
Re ist die Reynoldszahl
Ist der Reibungsfaktor bei laminarer Strömung höher?
Ja. Die Der Reibungsfaktor ist bei laminarer Strömung höher. Wir können dies beweisen, indem wir die Formel des Reibungsfaktors betrachten. Die Formel für den Reibungsfaktor haben wir bereits im obigen Abschnitt besprochen.
Aus der Formel können wir sehen, dass der Reibungsfaktor umgekehrt proportional zur Reynoldszahl ist. Die Reynoldszahl ist für eine laminare Strömung am kleinsten, was zu einem höheren Wert des Reibungsfaktors führt.
Fanning Reibungsfaktor verwenden
Der Name selbst deutet darauf hin, dass der Reibungsfaktor mit der Reibung zusammenhängt. Und wir wissen, wie wichtig es ist, die Höhe der Reibungsverluste zu kennen, die in der strömenden Flüssigkeit auftreten.
Es ist auch wichtig, eine grobe Schätzung der Verluste an kinetischer Energie zu kennen, die aufgrund von Druckverlusten und Druckverlusten auftreten. Der Fanning-Reibungsfaktor hilft uns, die Werte dieser Größen zu finden. Wenn wir diese Werte kennen, können wir die Rohre entsprechend auslegen, um viele Reibungsverluste zu vermeiden.
Einheiten des Reibungsfaktors
Wir haben uns mit der Formel zum Ermitteln des Reibungsfaktors befasst. Wenn wir die Einheiten aller Größen berechnen, die in der Formel verwendet wurden, sehen wir, dass sich alles aufhebt und das Verhältnis 1 ergibt.
Daraus können wir schließen, dass der Reibungsfaktor von Fanning keine Einheiten hat. Genau wie die Reynoldszahl ist sie eine dimensionslose Zahl. Der Faktor an sich ist ein Verhältnis zwischen zwei ähnlichen Größen, daher muss der Reibungsfaktor dimensionslos sein.
Formel für den Fanning-Reibungsfaktor
Der Fanning-Reibungsfaktor ist das Verhältnis zwischen der lokalen Scherspannung und der kinetischen Energiedichte der Strömung. Wir haben die Formel bereits in den obigen Abschnitten besprochen, aber wir werden sie noch einmal untersuchen, diesmal auch für turbulente Strömungen.
Der folgende Abschnitt gibt uns die Reibungsformel von Fanning sowohl für die laminare als auch für die turbulente Strömung einer Flüssigkeit, die in einem runden Rohr fließt.
laminare
Die Fanning-Reibungsformel für eine Flüssigkeit, die in einer laminaren Strömung in einem runden Rohr fließt, ist unten angegeben:
f = 16/Re
turbulent
Die Formel für den Fanning-Reibungsfaktor für eine Flüssigkeit, die in einer turbulenten Strömung in einem runden Rohr fließt, ist unten angegeben:
Druckabfall des Fanning-Reibungsfaktors
Reibung ist das Wichtigste Grund für Druckabfall stattfinden. Die Reibung verringert die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids und verringert auch den Druck, wenn das Fluid im Rohr fließt.
Der Druckabfall ist direkt proportional zur Fanning Reibungsfaktor. Je größer der Wert des Reibungsfaktors, desto größer ist der Druckabfall an den Rohrenden. Daher können wir sagen, dass der Druck abnimmt, wenn die Flüssigkeit durch das Rohr fließt.
Faktoren, die die Reynoldszahl beeinflussen
Die Formel der Reynoldszahl ist unten angegeben:
Aus der obigen Formel können wir schließen, dass der Wert der Reynoldszahl von der Dichte des fließenden Fluids, seiner dynamischen Viskosität, der Geschwindigkeit, mit der das Fluid fließt, und dem äquivalenten Durchmesser des Querschnitts, durch den das Fluid fließt, abhängt.
Wie hängen Darcys Reibungsfaktor und Fannings Reibungsfaktor zusammen?
Sowohl Darcys Reibungsfaktor als auch Fannings Reibungsfaktor stellen die Reibung dar, die innerhalb der Flüssigkeit stattfindet, und sagen uns, wie viel Druckabfall innerhalb des Rohrs stattfindet.
Mathematisch gesehen ist der Reibungsfaktor von Darcy das Vierfache des Reibungsfaktors von Fanning. Diese beiden Faktoren sind identisch und stellen dieselbe Größe dar, die Reibung ist, und werden auch verwendet, um dasselbe zu finden, nämlich den Druckabfall. Der einzige Unterschied zwischen ihnen ist der Faktor vier, der mit Fannings Reibungsfaktor multipliziert wird, um den Wert von Darcys Faktor zu ermitteln.
Gründe für den Druckabfall in einem Rohr
Es kann viele Gründe für den Druckabfall einer Flüssigkeit geben, die in einem Rohr fließt. Einige der Gründe sind in der folgenden Liste aufgeführt:
- Reibung an den Rohrwänden verringert den Druck der Flüssigkeit. Der Druck des aus dem Rohr austretenden Fluids ist geringer als der Druck des in das Rohr eintretenden Fluids.
- Biegungen oder Verengungen eines Rohrs tragen ebenfalls zum Druckabfall im Inneren des Rohrs bei.
- Hindernisse in einem Rohr
- Sensoren, die im Inneren des Rohrs angebracht sind und auch als zusätzliche Hindernisse für den fließenden Flüssigkeitsstrom wirken.
- Lecks an den Rohrwänden.
- Lecks an der am Rohr installierten Ausrüstung.
Hallo … ich bin Abhishek Khambhata und habe einen B. Tech in Maschinenbau studiert. Während meiner vierjährigen Ingenieurstätigkeit habe ich unbemannte Luftfahrzeuge entworfen und geflogen. Meine Stärke ist Strömungsmechanik und Wärmetechnik. Mein Projekt im vierten Jahr basierte auf der Leistungssteigerung unbemannter Luftfahrzeuge mittels Solartechnologie. Ich möchte mit Gleichgesinnten in Kontakt treten.