فاکتور اصطکاک به شما چه چیزی می گوید؟

تعریف فاکتور اصطکاک

فاکتور اصطکاک مبین از دست رفتن فشار سیال در لوله به خاطر تعاملات بین سیال و لوله است.

فاکتور اصطکاک

فاکتور اصطکاک به صورت f=[Δρ/(ρum2/2)]H/L تعریف می شود که Δρ افت فشار بوده، um میانگین سرعت در ورودی لوله، H ارتفاع کانال و L طول کانال است.

آیا فاکتور اصطکاک می تواند بیشتر از 1 باشد؟

آری. وقتی سطح تماس به شدت جلا خورده باشد، آنگاه نیروی اصطکاک به خاطر افزایش نیروهای چسبندگی بین نیروها افزایش می یابد. در چنین حالتی، ضریب اصطکاک بیشتر از 1 خواهد بود.

فرمول هدررفت اصطکاکی

جریان سیال در لوله به خاطر تنش های برشی چسبندگی با مقاومت روبرو می شود. این آشفتگی در امداد دیواره داخلی لوله روی می دهد که وابسته به سختی ماده لوله خواهد بود. هدررفت اصطکاکی تابعی پیچیده  از هندسه سیستم بوده و با ویژگی های سیال و نرخ جریان در سیستم مطابقت دارد. بنا به مشاهده، می بینیم که این هدررفت دارای تناسب نسبی با مجذور نرخ جریان در بیشتر جریان های مهندسی است. این موضوع در ارتباط با مفاهیم هدررفت اصطکاکی و فرمول های این هدررفت در قالب مثال ها است. بیایید آن را یاد بگیریم!

جدول مطالب

1. هدررفت اصطکاکی چیست؟
2. فرمول های هدررفت اصطکاکی چیست؟
3. مثال های حل شده برای فرمول های هدرفت اصطکاکی، هدررفت اصطکاکی چیست؟

اصطکاک را می توان به عنوان مقاومت لازم برای حرکت یک جسم در سطح خارجی در نظر گرفت. اما هدررفت اصطکاکی در ارتباط با جریان سیال درون لوله است. بنابراین، این نوعی از هدررفت انرژی به خاطر اصطکاک درون تیوب است. از این رو، با سرعت و چسبندگی سیال ارتباط دارد. هدررفت اصطکاکی را می توان به صورت hl محاسبه کرد چون هدررفت اصطکاکی چیزی جز هدررفت انرژی نیست. این مقاومت با اصطلاح اصطکاک لوله مشخص می شود و به صورت سر متر سیال اندازه گیری می شود. تحقیقات زیادی برای مشخص کردن فرمول های مختلف محاسبه این هدررفت انجام شده است.

فرمول دارسی یا معادله دارسی-وایسباک عمدتا در ارتباط با این محاسبه است و اکنون به عنوان دقیق ترین فرمول محاسبه هدررفت اصطکاکی لوله شناخته می شود. با این که محاسبه و استفاده از آن دشوارتر از فرمول های هدر رفت اصطکاکی دیگر است اما بهره گیری از کامپیوتر آن را به معادله استاندارد مهندسان هیدرولیک تبدیل کرده است.

فرمول های هدررفت اصطکاکی

فرمول هدررفت اصطکاکی بدین صورت است: hl=f*l/d*v2/(2*g)

در صورتی که:

f فاکتور اصطکاک باشد

L طول لوله باشد

D قطر داخلی لوله باشد

V سرعت مایع باشد

g ثابت گرانشی باشد

hl هدررفت اصطکاکی باشد

عدد رینولدز، گروه بدون ابعاد اصلی در جریان چسبنده است. سرعت ضرب در مقیاس طول تقسیم بر چسبندگی جنبش شناختی. سختی نسبی در ارتباط با ارتفاع عنصر سختی نوعی نسبت به مقیاس جریان است.

مثال های حل شده برای فرمول هدررفت اصطکاک

Q1: در صورتی که قطر داخلی و طول لوله ای به ترتیب 0.3 m و 30 m باشد و فاکتور اصطکاک و سرعت مایع نیز 0.4 و 25 متر بر ثانیه باشد، هدررفت اصطکاکی را مشخص کنید؟

راه حل: پارامترها به صورت زیر هستند

طول لوله مترL = 30

قطر داخلی D = 0.3

سرعت مایع متر بر ثانیه v = 25

فاکتور اصطکاک f = 0.4

g = 9.8 متر بر مجذور ثانیه

اکنون فرمول هدررفت اصطکاک به صورت زیر خواهد بود

hl=f*LD*v22g=0.4*300.3*2522*9.8=1275.51 m

Q2: در صورتی که فاکتور اصطکاک 0.3 و سرعت جریان 50 متر بر ثانیه باشد. با در اختیار داشتن لوله ای 20 متری، قطر داخلی 0.5 متری، هدررفت اصطکاکی را حساب کنید.

پارامترها به صورت زیر هستند:

v = 50 متر بر ثانیه

L = 20 متر بر ثانیه

D = 0.5 متر

f = 0.3

ثابت گرانش g = 9.8 متر بر مجذور ثانیه

فرمول هدررفت اصطکاکی به صورت زیر است

hl=f*LD*v22g=0.3*200.5*5022*9.8=1530.61m