ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสำหรับท่อสเตนเลส: ค่าและขั้นตอนที่แม่นยำ

ปัจจัยเสียดสีสำหรับท่อสแตนเลส: ควรใช้ค่าใด

ใช้ ปัจจัยแรงเสียดทานของดาร์ซี (เรียกอีกอย่างว่าปัจจัยแรงเสียดทานของ Darcy–Weisbach) เว้นแต่แผนภูมิหรือซอฟต์แวร์ของคุณจะระบุไว้อย่างชัดเจนว่า "Fanning" ปัจจัยดาร์ซีคือ 4× ปัจจัยแฟนนิ่ง

การประมาณการที่รวดเร็วและป้องกันได้เมื่อคุณยังไม่ทราบกระแสที่แน่นอนคือ:

• น้ำในท่อสเตนเลสทั่วไป (Re ~ 50,000–300,000): f µ 0.018–0.022
• Re สูงมาก (~1,000,000): f มักจะเข้าใกล้ ~0.015–0.018
• Re ปั่นป่วนต่ำ (~ 5,000–20,000): f โดยทั่วไป ~0.03–0.04

จากนั้นปรับแต่งตามขั้นตอนการคำนวณด้านล่างเมื่อคุณทราบเส้นผ่านศูนย์กลาง อัตราการไหล และความหนืดของของเหลวแล้ว

ความหยาบของเหล็กกล้าไร้สนิม: ปัจจัยที่ขับเคลื่อนผลลัพธ์

ในการไหลเชี่ยว ปัจจัยแรงเสียดทานขึ้นอยู่กับอย่างมาก ความหยาบสัมพัทธ์ (ε/ด) โดยทั่วไปแล้ว เหล็กกล้าไร้สนิมจะ “เรียบ” แต่ค่า ε ที่สันนิษฐานไว้ยังคงมีความสำคัญอยู่

คำนวณความหยาบสัมพัทธ์เป็น ε/D โดยใช้ เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ไม่ใช่ขนาดที่ระบุ) แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ใน D หรือ ε/D ก็สามารถเปลี่ยน f ได้อย่างเห็นได้ชัดในบริเวณที่มีความผันผวนเต็มที่

การคำนวณทีละขั้นตอน (Re → f) ที่คุณวางใจได้

1) คำนวณหมายเลข Reynolds

สำหรับท่อกลมเต็ม:

เรื่อง = (V·D)/ν

• V = ความเร็วเฉลี่ย (m/s)
• D = เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ม.)
• ν = ความหนืดจลนศาสตร์ (m²/s)

2) เลือกกฎเกณฑ์การไหลที่ถูกต้อง

• ลามินาร์ (Re < 2300): f = 64/Re
• หัวต่อหัวเลี้ยว (2300–4000): หลีกเลี่ยง "ความแม่นยำ"; ยืนยันด้วยข้อมูลทดสอบหรือใช้ระยะขอบแบบอนุรักษ์นิยม
• ปั่นป่วน (Re > 4000): ใช้ ε/D ที่มีความสัมพันธ์ที่ชัดเจน

3) การไหลแบบปั่นป่วน: สูตรที่ชัดเจนในทางปฏิบัติ

สองตัวเลือกที่ชัดเจนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย (Darcy f):

• สวามี–เชน: ฉ = 0.25 / [log10( (ε/(3.7D)) (5.74/เรื่อง^0.9) )]^2
• ฮาแลนด์: 1/√f = -1.8·log10( [ (ε/(3.7D))^1.11 ] [ 6.9/เรื่อง ] )

หากคุณกำลังทำซ้ำในซอฟต์แวร์ การอ้างอิงแบบคลาสสิกคือ Colebrook (โดยนัย):

1/√f = -2·log10( (ε/(3.7D)) (2.51/(อีกครั้ง·√f)) )

ตัวอย่างการทำงาน: ปัจจัยเสียดสีท่อสเตนเลสและแรงดันตก

สมมติว่าน้ำมีอุณหภูมิใกล้ 20°C ทำความสะอาดความหยาบของสเตนเลส ε = 0.015 มม (1.5×10⁻⁵ ม.) และเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ ง = 0.0525 ม (ประมาณ 2 นิ้ว Schedule 40 ID) อัตราการไหล ถาม = 50 แกลลอนต่อนาที (0.003154 ลบ.ม./วินาที)

คำนวณความเร็วและจำนวนเรย์โนลด์ส

• พื้นที่ A = πD²/4 = 0.002165 ตรม
• ความเร็ว V = Q/A = 1.46 เมตร/วินาที
• ความหนืดจลนศาสตร์ ν µ 1.0×10⁻⁶ ตร.ม./วินาที
• เรื่อง = (V·D)/ν ≈ 7.6×10⁴
• ความหยาบสัมพัทธ์ ε/D µ 2.86×10⁻⁴

คำนวณปัจจัยแรงเสียดทาน (สวามี–เชน)

ปัจจัยแรงเสียดทานของดาร์ซี f ≈ 0.0203

แปล f เป็นการสูญเสียแรงดัน (Darcy–Weisbach)

สำหรับความยาว L = 100 ม. ความหนาแน่น ρ γ 998 กก./ลบ.ม.:

ΔP = f·(L/D)·(ρV²/2) data 41 kPa ต่อ 100 ม. (ประมาณ 4.2 ม ของหัวน้ำต่อ 100 เมตร)

ตารางอ้างอิงแบบย่อ: ปัจจัยเสียดสีสแตนเลสเทียบกับหมายเลขเรย์โนลด์ส

ค่าด้านล่างถือว่า ε = 0.015 มม and ง = 0.0525 ม (ε/D = 2.86×10⁻⁴) โดยใช้ความสัมพันธ์ของสวามี–เชน ใช้สิ่งนี้เพื่อตรวจสอบผลลัพธ์ของคุณ

ข้อผิดพลาดทั่วไปที่ทำให้เกิดปัจจัยเสียดสีที่ไม่ถูกต้อง

• การใช้ขนาดท่อระบุแทนเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน: f ขึ้นอยู่กับ ε/D และการสูญเสียแรงดันขึ้นอยู่กับ L/D ดังนั้น ID จึงมีความสำคัญเป็นสองเท่า
• การผสมปัจจัยแรงเสียดทานของ Darcy และ Fanning: หากผลลัพธ์ของคุณดูเหมือนลดลง 4 เท่า นี่เป็นเหตุผลปกติ
• ละเว้นอุณหภูมิของของเหลว: การเปลี่ยนแปลงความหนืด Re; น้ำเย็นจะเพิ่ม ν และสามารถเพิ่ม f ได้
• สมมติว่าสเตนเลสมีความ “เรียบเสมอกัน” เสมอ: รอยเชื่อม การปรับขนาด หรือการสะสมของผลิตภัณฑ์สามารถปรับให้เหมาะสมโดยใช้ ε ที่สูงกว่าท่อใหม่ที่สะอาด
• คาดหวังความแม่นยำสูงในการไหลเปลี่ยนผ่าน: ถือว่า 2300–4000 มีความไม่แน่นอนและออกแบบโดยมีระยะขอบ

บรรทัดล่าง: ท่อสแตนเลสมักจะให้ผลตอบแทน ฉ ประมาณ 0.02 ในบริการน้ำปั่นป่วนทั่วไป แต่ตัวเลขที่น่าเชื่อถือที่สุดมาจาก Re และ ε/D โดยใช้ความสัมพันธ์มาตรฐาน