Neste artigo, discutiremos sobre o fator de atrito de ventilação para fluxo laminar. O fluxo laminar é a forma mais simples de fluxo em que as camadas de fluido não se cruzam.
As camadas de fluido fluem muito suavemente em um fluxo laminar, existem também dois outros tipos de fluxos que discutiremos em detalhes neste artigo. Vamos primeiro discutir sobre fluxo laminar, fluxo transiente e fluxo turbulento. Também discutiremos sobre suas propriedades. Em seguida, discutiremos sobre um número adimensional chamado número de Reynold.
O que é fluxo laminar?
Um fluxo laminar é um tipo de fluxo em que o fluido se move de maneira muito suave e as camadas de fluido não se cruzam e fluem em linhas paralelas.
Para verificar se um fluxo é laminar ou não, contamos com o número de Reynolds. Este é um número adimensional que nos informa sobre o tipo de fluxo, se é turbulento, de transição ou laminar. Na seção posterior deste artigo estudaremos sobre o número de Reynold.
Créditos de imagem: Kevin Payravi, Detalhe de Horseshoe Falls, CC BY-SA 3.0
Qual é o número de Reynold?
O número de Reynold é um número adimensional que nos ajuda a encontrar o tipo de fluxo de fluido. O fluxo pode ser laminar, turbulento ou transicional. É muito importante conhecer o tipo de fluxo ao lidar com máquinas de fluidos.
Para encontrar o valor do fluxo laminar, precisamos da viscosidade cinemática do fluido, da densidade do fluido e da velocidade do fluido com o qual está fluindo. O número de Reynolds também pode ser usado para encontrar as perdas por atrito no tubo. Estudaremos mais sobre o fluxo laminar neste artigo.
O que é o fator Fanning?
Como o número de Reynold, o fator de Fanning também é um número adimensional que é usado ao realizar cálculos em cálculos de mecânica contínua.
Pode ser definida como a razão entre a tensão de cisalhamento local e a energia cinética de fluxo local do fluido. Matematicamente, o fator de Fanning pode ser dado pela seguinte fórmula:
Onde,
f é o fator Fanning
Tau é a tensão de cisalhamento local
u é a velocidade do fluxo em massa
Rho é a densidade do fluido.
O que é Fanning Fanning para fluxo laminar?
Discutimos nas seções acima sobre o fator Fanning e o fluxo laminar. Agora vamos ver qual é a fórmula do fator de Fanning para um fluxo laminar.
Para um fluxo laminar, o fator de Fanning é dado usando a fórmula abaixo-
f=16/Re
Onde,
Re é o número de Reynold
Como calcular o fator de Fanning?
Em termos simples, um quarto do fator de atrito de Darcy nos dá o fator de atrito de Fanning. A fórmula do fator de atrito de Fanning é diferente para diferentes tipos de fluxos.
Discutiremos sobre a fórmula usada no fluxo laminar. Para um fluido escoando em tubo redondo com escoamento laminar, o fator de Fanning será dado por:
f= 16/Re
Onde,
Re é o número de Reynold
O fator de atrito é maior com fluxo laminar?
Sim. O fator de atrito é maior com fluxo laminar. Podemos provar isso olhando para a fórmula do fator de atrito. Já discutimos a fórmula do fator de atrito na seção acima.
Da fórmula podemos ver que o fator de atrito é inversamente proporcional ao número de Reynold. O número de Reynold é menor para um fluxo laminar, resultando em maior valor do fator de atrito.
Ventilação uso do fator de atrito
O próprio nome sugere que o fator de atrito está relacionado ao atrito. E sabemos como é importante saber a quantidade de perdas por atrito que ocorrem no fluido que flui.
Também é importante conhecer uma estimativa aproximada das perdas de energia cinética que ocorrem devido à perda de carga e perda de pressão. Fanning fator de atrito nos ajuda a encontrar os valores dessas quantidades. Conhecendo esses valores podemos projetar os tubos de acordo para evitar muitas perdas por atrito.
Unidades de fator de atrito
Estudamos sobre a fórmula para encontrar o fator de atrito. Se calcularmos as unidades de todas as quantidades que foram usadas na fórmula, veremos que tudo se cancela e a razão resulta em 1.
Portanto, podemos concluir que o fator de atrito de Fanning não possui unidades. Assim como o número de Reynold, é um número adimensional. O fator em si é uma razão entre duas quantidades semelhantes, portanto, o fator de atrito deve ser adimensional.
Fórmula do fator de atrito de ventilação
O fator de atrito de ventilação é a razão entre a tensão de cisalhamento local e a densidade de energia cinética do fluxo. Já discutimos a fórmula nas seções acima, mas estudaremos mais uma vez, desta vez também para escoamento turbulento.
A seção abaixo nos dá a fórmula de atrito de Fanning para escoamento laminar e turbulento de um fluido que escoa em um tubo redondo.
laminar
A fórmula de atrito de Fanning para um fluido que escoa em um fluxo laminar em um tubo redondo é dada abaixo:
f = 16/Ré
turbulento
A fórmula do fator de atrito de Fanning para um fluido fluindo em um fluxo turbulento em um tubo redondo é dada abaixo:
Queda de pressão do fator de atrito de ventilação
O atrito é o principal motivo da queda de pressão para acontecer. O atrito diminuirá a velocidade do fluxo do fluido e também diminuirá a pressão à medida que o fluido flui no tubo.
A queda de pressão é diretamente proporcional ao Fanning fator de atrito. Quanto maior o valor do fator de atrito, maior será a queda de pressão contra as extremidades do tubo. Portanto, podemos dizer que a pressão diminui à medida que o fluido flui através do tubo.
Fatores que afetam o número de Reynold
A fórmula do número de Reynold é dada abaixo:
Da fórmula acima podemos concluir que o valor do número de Reynolds depende da densidade do fluido que flui, sua viscosidade dinâmica, velocidade com que o fluido está fluindo e o diâmetro equivalente da seção transversal através da qual o fluido está fluindo.
Como o fator de atrito de Darcy e o fator de atrito de Fanning estão relacionados?
Tanto o fator de atrito de Darcy quanto o fator de atrito de Fanning representam a quantidade de atrito que ocorre dentro do fluido e nos diz quanta queda de pressão está ocorrendo dentro do tubo.
Matematicamente, o fator de atrito de Darcy é quatro vezes o fator de atrito de Fanning. Ambos os fatores são idênticos e representam a mesma quantidade que é atrito e também são usados para encontrar a mesma coisa que é queda de pressão. A única diferença entre eles é o fator quatro que é multiplicado pelo fator de atrito de Fanning para encontrar o valor do fator de Darcy.
Razões para queda de pressão dentro de um tubo
Pode haver muitas razões para a queda de pressão ocorrer para um fluido fluindo dentro de um tubo. Algumas das razões são dadas na lista abaixo-
- O atrito das paredes do tubo diminuirá a pressão do fluido. A pressão do fluido que sai do tubo será menor que a pressão do fluido que entra no tubo.
- Curvas ou estreitamentos de um tubo também contribuem para a queda de pressão dentro do tubo.
- Obstruções dentro de um tubo
- Sensores conectados dentro do tubo que também atuam como obstruções adicionais ao fluxo de fluido.
- Vazamentos nas paredes do tubo.
- Vazamentos no equipamento instalado na tubulação.
Olá….Eu sou Abhishek Khambhata, busquei B. Tech em Engenharia Mecânica. Ao longo de quatro anos de minha engenharia, projetei e pilotei veículos aéreos não tripulados. Meu forte é mecânica dos fluidos e engenharia térmica. Meu projeto do quarto ano baseou-se na melhoria do desempenho de veículos aéreos não tripulados utilizando tecnologia solar. Eu gostaria de me conectar com pessoas que pensam como eu.