Wrijvingsfactor voor laminaire stroming: wat, hoe te vinden, grafiek, verschillende entiteiten

In dit artikel bespreken we de wrijvingsfactor voor laminaire stroming. Laminaire stroming is de eenvoudigste vorm van stroming waarbij de vloeistoflagen elkaar niet kruisen.  

De vloeistoflagen vloeien heel soepel in een laminaire stroming, er zijn ook twee andere soorten stromingen die we in dit artikel in detail zullen bespreken. We zullen eerst praten over laminaire stroming, transiënte stroming en turbulente stroming. We zullen ook praten over hun eigenschappen. Dan zullen we het hebben over een dimensieloos getal dat Reynolds getal wordt genoemd.

Wat is laminaire stroming?

Een laminaire stroming is een soort stroming waarbij de vloeistof op een zeer soepele manier beweegt en de vloeistoflagen elkaar niet kruisen en eerder in parallelle lijnen stromen.

Om te controleren of een stroming laminair is of niet, gebruiken we het getal van Reynold. Dit is een dimensieloos getal dat ons vertelt over het type stroming, of het nu turbulente of overgangs- of laminaire stroming is. In een later deel van dit artikel zullen we het getal van Reynold bestuderen.

Afbeelding credits: Kevin Payravi, Close-up van Horseshoe Falls, CC BY-SA 3.0

Wat is het getal van Reynold?

Het getal van Reynold is een dimensieloos getal dat ons helpt het type vloeistofstroom te vinden. De stroom kan laminair, turbulent of overgangsgetal zijn. Het is erg belangrijk om het type stroming te kennen bij het omgaan met vloeistofmachines.

Om de waarde van laminaire stroming te vinden, hebben we de kinematische viscositeit van de vloeistof, de dichtheid van de vloeistof en de snelheid van de vloeistof waarmee deze stroomt nodig. Het getal van Reynold kan ook worden gebruikt om de wrijvingsverliezen in de leiding te vinden. In dit artikel zullen we meer over laminaire stroming bestuderen.

Wat is de Fanning-factor?

Net als het getal van Reynold is de Fanning-factor ook een dimensieloos getal dat wordt gebruikt bij het uitvoeren van berekeningen in berekeningen van continuümmechanica.

Het kan worden gedefinieerd als de verhouding tussen de lokale schuifspanning en de lokale stroomkinetische energie van de vloeistof. Wiskundig kan de Fanning-factor worden gegeven door de volgende formule-

Waar,

f is de Fanning-factor

Tau is de lokale schuifspanning

u is de bulkstroomsnelheid

Rho is de dichtheid van de vloeistof.

Wat is de Fanning-factor voor laminaire stroming?

We hebben in de bovenstaande secties zowel de Fanning-factor als de laminaire stroming besproken. Laten we nu eens kijken wat de formule is voor de Fanning-factor voor een laminaire stroming.

Voor een laminaire stroming wordt de Fanning-factor gegeven met behulp van de onderstaande formule:-

f=16/Re

Waar,

Re is het getal van Reynold

Hoe bereken je de factor van Fanning?

Simpel gezegd, een kwart van Darcy's wrijvingsfactor geeft ons Fanning's wrijvingsfactor. De formule voor de wrijvingsfactor van Fanning is verschillend voor verschillende soorten stromen.

We zullen de formule bespreken die wordt gebruikt in laminaire stroming. Voor een vloeistof die in een ronde buis stroomt met laminaire stroming, wordt de Fanning-factor gegeven door het volgende:

f= 16/Re

Waar,

Re is het getal van Reynold

Is de wrijvingsfactor hoger bij laminaire stroming?

Ja. De wrijvingsfactor is hoger bij laminaire stroming. We kunnen dit bewijzen door te kijken naar de formule van wrijvingsfactor. We hebben de formule voor wrijvingsfactor al besproken in de bovenstaande sectie.

Uit de formule kunnen we zien dat de wrijvingsfactor omgekeerd evenredig is met het getal van Reynold. Het getal van Reynold is het minst voor een laminaire stroming, wat resulteert in een hogere waarde van de wrijvingsfactor.

Waaierwrijvingsfactor gebruik

De naam zelf suggereert dat de wrijvingsfactor gerelateerd is aan wrijving. En we weten hoe belangrijk het is om te weten hoeveel wrijvingsverliezen plaatsvinden in de stromende vloeistof.

Het is ook belangrijk om een ​​ruwe schatting te weten van de verliezen in kinetische energie die optreden als gevolg van drukverlies en drukverlies. Waaierwrijvingsfactor helpt ons om de waarden van deze grootheden te vinden. Door deze waarden te kennen, kunnen we de leidingen dienovereenkomstig ontwerpen om veel verlies door wrijving te voorkomen.

Wrijvingsfactor eenheden

We hebben bestudeerd over de formule voor het vinden van de wrijvingsfactor. Als we de eenheden berekenen van alle hoeveelheden die in de formule zijn gebruikt, zullen we zien dat alles opheft en de verhouding uitkomt op 1.

We kunnen dus concluderen dat de wrijvingsfactor van Fanning geen eenheden heeft. Net als het getal van Reynold is het een dimensieloos getal. De factor op zich is een verhouding tussen twee vergelijkbare grootheden, daarom moet de wrijvingsfactor dimensieloos zijn.

Wrijvingsfactor formule:

Wrijvingsfactor is de verhouding tussen de lokale schuifspanning en de kinetische energiedichtheid van de stroming. We hebben de formule al in de bovenstaande paragrafen besproken, maar we zullen er nog een bestuderen, dit keer ook voor turbulente stroming.

Het onderstaande gedeelte geeft ons de Fanning-wrijvingsformule voor zowel laminaire als turbulente stroming van een vloeistof die in een ronde pijp stroomt.

laminaire

De Fanning-wrijvingsformule voor een vloeistof die in een laminaire stroming in een ronde pijp stroomt, wordt hieronder gegeven-

f = 16/Re

wild

De Fanning-wrijvingsfactorformule voor een vloeistof die in een turbulente stroming in een ronde pijp stroomt, wordt hieronder gegeven-

Ventilator wrijvingsfactor drukval

Wrijving is de belangrijkste reden voor drukval plaats nemen. De wrijving zal de snelheid van de vloeistofstroom verminderen en ook de druk verlagen als de vloeistof in de pijp stroomt.

De drukval is recht evenredig met de Fanning wrijvingsfactor. Hoe groter de waarde van de wrijvingsfactor, hoe groter de drukval tegen de uiteinden van de pijp. Daarom kunnen we zeggen dat de druk afneemt naarmate de vloeistof door de pijp stroomt.

Factoren die het getal van Reynold beïnvloeden

De formule van het Reynoldsgetal wordt hieronder gegeven-

Uit de bovenstaande formule kunnen we concluderen dat de waarde van het Reynoldsgetal afhangt van de dichtheid van de vloeistof die stroomt, de dynamische viscositeit, de snelheid waarmee de vloeistof stroomt en de equivalente diameter van de dwarsdoorsnede waardoor de vloeistof stroomt.

Hoe zijn de wrijvingsfactor van Darcy en de wrijvingsfactor van Fanning gerelateerd?

Zowel de wrijvingsfactor van Darcy als de wrijvingsfactor van Fanning vertegenwoordigen de hoeveelheid wrijving die plaatsvindt in de vloeistof en vertelt ons hoeveel drukval plaatsvindt in de pijp.

Wiskundig gezien is de wrijvingsfactor van Darcy vier keer de wrijvingsfactor van Fanning. Beide factoren zijn identiek en vertegenwoordigen dezelfde hoeveelheid die wrijving is en worden ook gebruikt om hetzelfde te vinden dat drukval is. Het enige verschil tussen beide is de factor vier die wordt vermenigvuldigd met Fanning's wrijvingsfactor om de waarde van Darcy's factor te vinden.

Redenen voor drukval in een pijp

Er kunnen veel redenen zijn waarom er drukval plaatsvindt voor een vloeistof die in een pijp stroomt. Enkele van de redenen worden gegeven in de onderstaande lijst-

• Wrijving van de wanden van de pijp zal de druk van de vloeistof verminderen. De druk van het fluïdum dat de leiding verlaat zal lager zijn dan de druk van het fluïdum dat de leiding binnenkomt.
• Bochten in of vernauwing van een leiding dragen ook bij aan de drukval in de leiding.
• Obstakels in een pijp
• Sensoren die in de leiding zijn bevestigd en die ook als extra obstakels voor de stromende vloeistofstroom fungeren.
• Lekkage aan de zijkant van de wanden van de leiding.
• Lekken van de apparatuur die op de leiding is geïnstalleerd.