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.
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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