Darcy Reibungsfaktor
Es werden zwei übliche Reibungsfaktoren verwendet, der Darcy- und der Fanning-Reibungsfaktor .
Der Darcy-Reibungsfaktor ist eine dimensionslose Größe, die in der Darcy-Weisbach-Gleichung zur Beschreibung von Reibungsverlusten in Rohren oder Kanälen sowie für Strömungen mit offenem Kanal verwendet wird. Dies wird auch als Darcy-Weisbach-Reibungsfaktor , Widerstandskoeffizient oder einfach als Reibungsfaktor bezeichnet .Es wurde festgestellt, dass der Reibungsfaktor von der Reynolds-Zahl für die Strömung und dem Rauheitsgrad der Rohrinnenfläche abhängt (insbesondere für turbulente Strömung ). Der Reibungsfaktor der laminaren Strömung ist unabhängig von der Rauheit der Rohrinnenfläche.
Der Rohrquerschnitt ist ebenfalls wichtig, da Abweichungen vom Kreisquerschnitt Sekundärströmungen verursachen, die den Druckverlust erhöhen. Nicht kreisförmige Rohre und Kanäle werden im Allgemeinen unter Verwendung des hydraulischen Durchmessers behandelt .
Relative Rauheit
Die zur Messung der Rauheit der Rohrinnenfläche verwendete Größe wird als relative Rauheit bezeichnet und entspricht der durchschnittlichen Höhe der Oberflächenunregelmäßigkeiten (ε) geteilt durch den Rohrdurchmesser (D).
wobei sowohl die durchschnittlichen Oberflächenunregelmäßigkeiten als auch der Rohrdurchmesser in Millimetern angegeben sind.
Wenn wir die relative Rauheit der Rohrinnenfläche kennen, können wir den Wert des Reibungsfaktors aus dem Moody-Diagramm erhalten .
Das Moody-Diagramm (auch als Moody-Diagramm bekannt) ist ein Diagramm in nicht-dimensionaler Form, das den Darcy-Reibungsfaktor , die Reynolds-Zahl und die relative Rauheit für eine voll entwickelte Strömung in einem kreisförmigen Rohr in Beziehung setzt .
Zusammenfassung:
- Der Druckverlust des Hydrauliksystems wird in zwei Hauptkategorien unterteilt :
- Großer Kopfverlust – aufgrund von Reibung in geraden Rohren
- Geringer Druckverlust – aufgrund von Komponenten wie Ventilen, Biegungen…
- Darcys Gleichung kann verwendet werden, um Hauptverluste zu berechnen .
- Der Reibungsfaktor für den Flüssigkeitsfluss kann mithilfe eines Moody-Diagramms bestimmt werden .
- Der Reibungsfaktor für die laminare Strömung ist unabhängig von der Rauheit der Rohrinnenfläche. f = 64 / Re
- Der Reibungsfaktor für turbulente Strömung hängt stark von der relativen Rauheit ab. Es wird durch die Colebrook-Gleichung bestimmt. Es ist zu beachten, dass bei sehr großen Reynolds-Zahlen der Reibungsfaktor unabhängig von der Reynolds-Zahl ist.
Warum ist der Kopfverlust sehr wichtig?
Wie aus dem Bild ersichtlich ist, ist der Druckverlust ein wesentliches Merkmal eines jeden Hydrauliksystems. In Systemen, bei denen einige bestimmte Fließgeschwindigkeit eingehalten werden ( zum Beispiel eine ausreichende Kühlung oder Wärmeübertragung von einem bereitzustellen Reaktorkern ), das Gleichgewicht der Druckverlust und dem Kopf hinzugefügt durch eine Pumpe , um die Fließgeschwindigkeit durch das System bestimmt.
Darcy-Reibungsfaktor für verschiedene Strömungsregime
Die häufigste Klassifizierung von Strömungsregimen erfolgt nach der Reynolds-Zahl. Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Zahl, die sich aus den physikalischen Eigenschaften der Strömung zusammensetzt und bestimmt, ob die Strömung laminar oder turbulent ist . Eine zunehmende Reynolds-Zahl zeigt eine zunehmende Strömungsturbulenz an. Wie aus dem Moody-Diagramm ersichtlich ist, hängt auch der Darcy-Reibungsfaktor stark vom Strömungsregime ab (dh von der Reynolds-Zahl).
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