Darcy-Reibungsfaktor für turbulente Strömung
Wenn die Reynoldszahl größer als 3500 ist, ist die Strömung turbulent . Die meisten Fluidsysteme in kerntechnischen Anlagen arbeiten mit turbulenter Strömung . In diesem Strömungsregime folgt der Strömungswiderstand der Darcy-Weisbach-Gleichung : Er ist proportional zum Quadrat der mittleren Strömungsgeschwindigkeit. Der Darcy-Reibungsfaktor hängt stark von der relativen Rauheit der Rohrinnenfläche ab.
Die gebräuchlichste Methode zur Bestimmung eines Reibungsfaktors für turbulente Strömungen ist die Verwendung des Moody-Diagramms . Das Moody-Diagramm (auch als Moody-Diagramm bekannt) ist ein Log-Log-Diagramm der Colebrook-Korrelation , das den Darcy-Reibungsfaktor, die Reynolds-Zahl und die relative Rauheit für eine voll entwickelte Strömung in einem kreisförmigen Rohr in Beziehung setzt. Die Colebrook-White-Gleichung :
- Re> 4000
- ‘hohe Geschwindigkeit
- Die Strömung ist durch die unregelmäßige Bewegung von Flüssigkeitsteilchen gekennzeichnet.
- Die durchschnittliche Bewegung erfolgt in Strömungsrichtung
- Das Strömungsgeschwindigkeitsprofil für turbulente Strömungen ist über den Mittelabschnitt eines Rohrs ziemlich flach und fällt extrem nahe an den Wänden schnell ab.
- Die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit entspricht ungefähr der Geschwindigkeit in der Rohrmitte.
- Die mathematische Analyse ist sehr schwierig.
- Häufigste Art der Strömung .
Für hydraulisch glatte Rohre und die turbulente Strömung (Re <10 5) kann der Reibungsfaktor durch die Blasius-Formel angenähert werden :
f = (100.Re) -¼
Es muss angemerkt, werden sehr große Reynolds – Zahlen , der Reibungsfaktor der Reynolds – Zahl unabhängig ist . Dies liegt daran, dass die Dicke der laminaren Unterschicht (viskose Unterschicht) mit zunehmender Reynolds-Zahl abnimmt. Bei sehr großen Reynolds-Zahlen ist die Dicke der laminaren Unterschicht mit der Oberflächenrauheit vergleichbar und beeinflusst direkt die Strömung. Die laminare Unterschicht wird so dünn, dass die Oberflächenrauheit in die Strömung hineinragt. Die Reibungsverluste werden in diesem Fall im Hauptstrom hauptsächlich durch die hervorstehenden Rauheitselemente erzeugt, und der Beitrag der laminaren Unterschicht ist vernachlässigbar.
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