O que é o fator de atrito de Darcy – Definição

O fator de atrito de Darcy é uma quantidade adimensional usada na equação de Darcy-Weisbach, para a descrição de perdas por atrito em tubulação ou duto, bem como para fluxo em canal aberto. Engenharia Térmica

Fator de atrito de Darcy

Existem dois fatores de atrito comuns em uso, os fatores de atrito Darcy e Fanning .

O fator de atrito de Darcy é uma quantidade adimensional usada na equação de Darcy-Weisbach , para a descrição de perdas por atrito em tubulação ou duto, bem como para fluxo em canal aberto. Isso também é chamado de fator de atrito de Darcy-Weisbach , coeficiente de resistência ou simplesmente fator de atrito .Determinou-se que o fator de atrito depende do número de Reynolds para o fluxo e do grau de rugosidade da superfície interna do tubo (especialmente para fluxo turbulento ). O fator de atrito do fluxo laminar é independente da rugosidade da superfície interna do tubo.
fator de atrito darcy
A seção transversal do tubo também é importante, pois os desvios da seção circular causarão fluxos secundários que aumentam a perda de carga. Tubos e dutos não circulares são geralmente tratados usando o diâmetro hidráulico .

Rugosidade relativa

A quantidade usada para medir a rugosidade da superfície interna do tubo é chamada de rugosidade relativa e é igual à altura média das irregularidades da superfície (ε) dividida pelo diâmetro do tubo (D).

rugosidade relativa - equação

, onde as irregularidades médias da superfície da altura e o diâmetro do tubo estão em milímetros.

Se conhecermos a rugosidade relativa da superfície interna do tubo, podemos obter o valor do fator de atrito no Gráfico Moody .

O gráfico Moody (também conhecido como diagrama Moody) é um gráfico em forma não dimensional que relaciona o fator de atrito de Darcy , o número de Reynolds e a rugosidade relativa do fluxo totalmente desenvolvido em um tubo circular.

Resumo:

  • A perda de carga do sistema hidráulico é dividida em duas categorias principais :
    • Perda de Cabeça Maior – devido ao atrito em tubos retos
    • Menor perda de carga – devido a componentes como válvulas, curvas…
  • A equação de Darcy pode ser usada para calcular grandes perdas .
  • fator de atrito para o fluxo de fluido pode ser determinado usando um gráfico Moody .Moody chart-min
  • O fator de atrito  para o fluxo laminar é independente da rugosidade da superfície interna do tubo. f = 64 / Re
  • O fator de atrito  para fluxo turbulento  depende fortemente da rugosidade relativa. É determinado pela equação de Colebrook. Deve-se notar que, em números muito grandes de Reynolds , o fator de atrito é independente do número de Reynolds.

Por que a perda de cabeça é muito importante?

Como pode ser visto na figura, a perda de carga é a principal característica de qualquer sistema hidráulico. Nos sistemas em que uma certa vazão deve ser mantida (por exemplo, para fornecer refrigeração ou transferência de calor suficiente a partir do núcleo do reator ), o equilíbrio da perda de carga e da  carga adicionada por uma bomba determina a vazão através do sistema.

Diagrama característico de QH da bomba centrífuga e do gasoduto
Diagrama característico de QH da bomba centrífuga e do gasoduto

rugosidade relativa - rugosidade absoluta

Fator de atrito de Darcy para vários regimes de fluxo

A classificação mais comum dos regimes de fluxo é de acordo com o número de Reynolds. O número de Reynolds é um número adimensional composto pelas características físicas do fluxo e determina se o fluxo é laminar ou turbulento . Um número crescente de Reynolds indica uma crescente turbulência do fluxo. Como pode ser visto no gráfico Moody, também o fator de atrito de Darcy é altamente dependente do regime de fluxo (ou seja, do número de Reynolds).

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