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.
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).
, 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 .
- O fator de atrito para o fluxo de fluido pode ser determinado usando um gráfico Moody .
- 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.
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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