Fanning-Reibungsfaktor
Es werden zwei übliche Reibungsfaktoren verwendet, der Darcy- und der Fanning-Reibungsfaktor .
Der nach John Thomas Fanning benannte Fanning-Reibungsfaktor ist eine dimensionslose Zahl, die ein Viertel des Darcy-Reibungsfaktors ausmacht . Daher muss darauf geachtet werden, welcher dieser Faktoren als Reibungsfaktor verwendet wird. Dies ist der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Faktoren. In allen anderen Aspekten sind sie identisch, und durch Anwenden des Umrechnungsfaktors 4 können die Reibungsfaktoren austauschbar verwendet werden.
f D = 4. f F.
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.
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.
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 .
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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