Fanning Friction Factor For Laminar Flow: Quoi, comment trouver, graphique, différentes entités

Dans cet article, nous discuterons du facteur de friction de ventilation pour le flux laminaire. L'écoulement laminaire est la forme d'écoulement la plus simple dans laquelle les couches de fluide ne se croisent pas.  

Les couches fluides s'écoulent de manière très fluide dans un écoulement laminaire, il existe également deux autres types d'écoulements dont nous parlerons en détail dans cet article. Nous discuterons d'abord de l'écoulement laminaire, de l'écoulement transitoire et de l'écoulement turbulent. Nous discuterons également de leurs propriétés. Ensuite, nous discuterons d'un nombre sans dimension appelé nombre de Reynold.

Qu'est-ce que le flux laminaire ?

Un écoulement laminaire est un type d'écoulement dans lequel le fluide se déplace de manière très fluide et les couches de fluide ne se croisent pas et s'écoulent plutôt en lignes parallèles.

Pour vérifier si un écoulement est laminaire ou non on s'aide du nombre de Reynold. Il s'agit d'un nombre sans dimension qui nous renseigne sur le type d'écoulement, qu'il soit turbulent, de transition ou laminaire. Dans une section ultérieure de cet article, nous étudierons le nombre de Reynold.

Générique de l'illustration: Kévin Payravi, Libre de Horseshoe Falls, CC BY-SA 3.0

Quel est le numéro de Reynold ?

Le nombre de Reynold est un nombre sans dimension qui nous aide à trouver le type d'écoulement de fluide L'écoulement peut être laminaire, turbulent ou transitionnel. Il est très important de connaître le type d'écoulement lorsqu'il s'agit de machines fluides.

Pour trouver la valeur du flux laminaire, nous avons besoin de la viscosité cinématique du fluide, de la densité du fluide et de la vitesse du fluide avec lequel il s'écoule. Le nombre de Reynold peut également être utilisé pour trouver les pertes par frottement dans le tuyau. Nous étudierons plus en détail le flux laminaire dans cet article.

Qu'est-ce que le facteur Fanning ?

Comme le nombre de Reynold, le facteur de Fanning est également un nombre sans dimension qui est utilisé lors des calculs dans les calculs de la mécanique du continuum.

Elle peut être définie comme le rapport entre la contrainte de cisaillement locale et l'énergie cinétique d'écoulement locale du fluide. Mathématiquement, le facteur de Fanning peut être donné par la formule suivante-

Où,

f est le facteur de Fanning

Tau est la contrainte de cisaillement locale

u est la vitesse d'écoulement en vrac

Rho est la densité du fluide.

Qu'est-ce que le facteur de Fanning pour le flux laminaire ?

Nous avons discuté dans les sections ci-dessus du facteur Fanning et du flux laminaire. Voyons maintenant quelle est la formule du facteur Fanning pour un flux laminaire.

Pour un flux laminaire, le facteur Fanning est donné à l'aide de la formule ci-dessous-

f=16/Ré

Où,

Re est le nombre de Reynold

Comment calculer le facteur de Fanning ?

En termes simples, un quart du facteur de friction de Darcy nous donne le facteur de friction de Fanning. La formule du facteur de friction de Fanning est différente pour différents types d'écoulements.

Nous discuterons de la formule utilisée en flux laminaire. Pour un fluide s'écoulant dans un tube rond à écoulement laminaire, le facteur Fanning sera donné par ce qui suit-

f= 16/Ré

Où,

Re est le nombre de Reynold

Le facteur de friction est-il plus élevé avec le flux laminaire ?

Oui. Le le facteur de frottement est plus élevé avec le flux laminaire. Nous pouvons le prouver en examinant la formule du facteur de friction. Nous avons déjà discuté de la formule du facteur de frottement dans la section ci-dessus.

D'après la formule, nous pouvons voir que le facteur de friction est inversement proportionnel au nombre de Reynold. Le nombre de Reynold est le plus faible pour un écoulement laminaire, ce qui entraîne une valeur plus élevée du facteur de frottement.

Utilisation du facteur de friction du ventilateur

Le nom lui-même suggère que le facteur de friction est lié au frottement. Et nous savons à quel point il est important de connaître la quantité de pertes par frottement qui se produit dans le fluide en écoulement.

Il est également important de connaître une estimation approximative des pertes d'énergie cinétique dues à la perte de charge et à la perte de pression. Le facteur de friction de Fanning nous aide à trouver les valeurs de ces quantités. En connaissant ces valeurs, nous pouvons concevoir les tuyaux en conséquence pour éviter beaucoup de pertes dues au frottement.

Unités de coefficient de frottement

Nous avons étudié la formule pour trouver le facteur de frottement. Si nous calculons les unités de toutes les quantités qui ont été utilisées dans la formule, nous verrons que tout s'annule et le rapport devient 1.

Nous pouvons donc conclure que le facteur de friction de Fanning n'a pas d'unités. Tout comme le nombre de Reynold, c'est un nombre sans dimension. Le facteur en lui-même est un rapport entre deux quantités similaires, donc le facteur de frottement doit être sans dimension.

Formule du facteur de friction Fanning

Le facteur de frottement Fanning est le rapport entre la contrainte de cisaillement locale et la densité d'énergie cinétique de l'écoulement. Nous avons déjà discuté de la formule dans les sections ci-dessus, mais nous en étudierons une autre, cette fois pour un écoulement turbulent également.

La section ci-dessous nous donne la formule de frottement de Fanning pour l'écoulement laminaire et turbulent d'un fluide s'écoulant dans un tuyau rond.

laminaire

La formule de frottement de Fanning pour un fluide circulant dans un écoulement laminaire dans un tuyau rond est donnée ci-dessous-

f = 16/Ré

turbulent

La formule du facteur de frottement de Fanning pour un fluide s'écoulant dans un écoulement turbulent dans un tuyau rond est donnée ci-dessous-

Perte de charge du facteur de friction du ventilateur

Le frottement est le principal raison de la chute de pression avoir lieu. Le frottement diminuera la vitesse d'écoulement du fluide et diminuera également la pression lorsque le fluide s'écoule dans le tuyau.

La chute de pression est directement proportionnelle au Fanning facteur de frictions. Plus la valeur du facteur de friction est grande, plus la chute de pression contre les extrémités du tuyau sera grande. On peut donc dire que la pression diminue à mesure que le fluide s'écoule dans le tuyau.

Facteurs affectant le nombre de Reynold

La formule du nombre de Reynold est donnée ci-dessous-

De la formule ci-dessus, nous pouvons conclure que la valeur du nombre de Reynold dépend de la densité du fluide qui s'écoule, de sa viscosité dynamique, de la vitesse à laquelle le fluide s'écoule et du diamètre équivalent de la section transversale à travers laquelle le fluide s'écoule.

Quel est le lien entre le facteur de friction de Darcy et le facteur de friction de Fanning ?

Le facteur de friction de Darcy et le facteur de friction de Fanning représentent la quantité de friction qui se produit à l'intérieur du fluide et nous indiquent la quantité de chute de pression qui se produit à l'intérieur du tuyau.

Mathématiquement, le facteur de friction de Darcy est quatre fois le facteur de friction de Fanning. Ces deux facteurs sont identiques et représentent la même quantité qui est le frottement et sont également utilisés pour trouver la même chose qui est la chute de pression. La seule différence entre eux étant le facteur quatre qui est multiplié par le facteur de friction de Fanning pour trouver la valeur du facteur de Darcy.

Raisons de la chute de pression à l'intérieur d'un tuyau

Il peut y avoir de nombreuses raisons pour qu'une chute de pression se produise pour un fluide s'écoulant à l'intérieur d'un tuyau. Certaines des raisons sont données dans la liste ci-dessous-

• La friction des parois du tuyau diminuera la pression du fluide. La pression du fluide sortant du tuyau sera inférieure à la pression du fluide entrant dans le tuyau.
• Les coudes ou le rétrécissement d'un tuyau contribuent également à la chute de pression à l'intérieur du tuyau.
• Obstructions à l'intérieur d'un tuyau
• Capteurs fixés à l'intérieur du tuyau qui agissent également comme des obstructions supplémentaires au flux de fluide qui coule.
• Fuite à côté des parois du tuyau.
• Fuite de l'équipement installé sur la canalisation.