Paslanmaz çelik borudaki çoğu su ve HVAC tipi akış için pratik bir Darcy sürtünme faktörü tipik olarak şu şekildedir: f ≈ 0,018–0,022 (tamamen türbülanslı, "düzgünden hafif pürüzlüye" aralık). Daha yüksek Reynolds sayıları için (çok hızlı akış), f sıklıkla şu yönde eğilim gösterir: ~0,015–0,018 ; daha düşük türbülanslı Reynolds sayıları için (5.000–20.000 civarında), f olabilir ~0,03–0,04 .
Doğru olması için, açık bir korelasyon (örneğin, Swamee-Jain veya Haalve) veya Colebrook denklemini kullanarak Reynolds sayısından (Re) ve paslanmaz çeliğin pürüzlülüğünden (ε) f'yi hesaplayın.
Paslanmaz çelik boru için sürtünme faktörü: hangi değerin kullanılacağı
Kullan Darcy sürtünme faktörü (aynı zamanda Darcy-Weisbach sürtünme faktörü olarak da bilinir) grafiğinizde veya yazılımınızda açıkça "Fanning" yazmıyorsa. Darcy faktörü 4× Fanning faktörü.
Henüz tam akışı bilmediğinizde hızlı ve savunulabilir bir tahmin şudur:
- Tipik paslanmaz borularda su (Re ~ 50.000–300.000): f ≈ 0,018–0,022
- Çok yüksek Re (~1.000.000): f sıklıkla yaklaşır ~0,015–0,018
- Düşük türbülanslı Re (~5.000–20.000): f genellikle ~0,03–0,04
Daha sonra çapı, akış hızını ve akışkan viskozitesini öğrendikten sonra aşağıdaki hesaplama adımlarını uygulayarak hassaslaştırın.
Paslanmaz çeliğin pürüzlülüğü: sonucu yönlendiren girdi
Türbülanslı akışta sürtünme faktörü büyük oranda şunlara bağlıdır: göreceli pürüzlülük (ε/D). Paslanmaz çelik genellikle "pürüzsüzdür" ancak varsayılan ε değeri hala önemlidir.
| Yüzey / varsayım | Mutlak pürüzlülük, ε (mm) | Mutlak pürüzlülük, ε (m) | Ne zaman kullanılmalı |
|---|---|---|---|
| Temiz paslanmaz (ortak tasarım varsayımı) | 0.015 | 1,5×10⁻⁵ | Yeni/temiz boru, muhafazakar ama pürüzsüz taban çizgisi |
| Biraz eskimiş/film birikmesi (temel kural) | 0.03 | 3,0×10⁻⁵ | Depozito veya daha az kontrollü hizmet bekliyorsanız |
| Bilinmeyen durum (tasarım marjı) | 0.045 | 4,5×10⁻⁵ | Ekstra muhafazakarlığa ihtiyacınız olduğunda |
Göreceli pürüzlülüğü ε/D olarak hesaplayın. iç çap (nominal boyutta değil). D veya ε/D'deki küçük değişiklikler bile tamamen türbülanslı bölgede f'yi gözle görülür şekilde değiştirebilir.
Güvenebileceğiniz adım adım hesaplama (Re → f)
1) Reynolds sayısını hesaplayın
Tam dairesel bir boru için:
Re = (V·D)/ν
- V = ortalama hız (m/s)
- D = iç çap (m)
- ν = kinematik viskozite (m²/s)
2) Doğru akış rejimi kuralını seçin
- Laminer (Re < 2300): f = 64/Re
- Geçiş dönemi (2300–4000): “kesinlikten” kaçının; test verileriyle onaylayın veya ihtiyatlı marjlar kullanın
- Türbülanslı (Re > 4000): ε/D'yi açık bir korelasyonla kullanın
3) Türbülanslı akış: pratik açık formüller
Yaygın olarak kullanılan iki açık seçenek (Darcy f):
- Swamee-Jain: f = 0,25 / [log10( (ε/(3,7D)) (5,74/Re^0,9) )]^2
- - Haaland: 1/√f = -1,8·log10( [ (ε/(3,7D))^1,11 ] [ 6,9/Re ] )
Yazılımda yineleme yapıyorsanız klasik referans Colebrook'tur (örtük):
1/√f = -2·log10( (ε/(3,7D)) (2,51/(Re·√f)) )
Çözümlü Örnek: Paslanmaz Boru Sürtünme Faktörü ve Basınç Düşüşü
Suyun 20°C'ye yakın olduğunu varsayın, paslanmaz pürüzlülüğü temizleyin ε = 0,015 mm (1,5×10⁻⁵ m) ve bir boru iç çapı D = 0,0525m (yaklaşık 2 inçlik Schedule 40 ID). Akış hızı S = 50 gpm (0,003154 m³/s).
Hızı ve Reynolds sayısını hesaplayın
- Alan A = πD²/4 = 0,002165 m²
- Hız V = Q/A = 1,46 m/s
- Kinematik viskozite ν ≈ 1,0×10⁻⁶ m²/s
- Re = (V·D)/ν ≈ 7,6×10⁴
- Bağıl pürüzlülük ε/D ≈ 2,86×10⁻⁴
Hesaplama sürtünme faktörü (Swamee – Jain)
Darcy sürtünme faktörü f ≈ 0.0203
F'yi basınç kaybına çevirin (Darcy – Weisbach)
L = 100 m uzunluk için, yoğunluk ρ ≈ 998 kg/m³:
ΔP = f·(L/D)·(ρV²/2) ≈ 41 kPa / 100 m (yaklaşık 4,2 m 100 m başına su yüksekliği).
Hızlı referans tablosu: paslanmaz çelik sürtünme faktörü ve Reynolds sayısı
Aşağıdaki değerler varsayılmaktadır ε = 0,015 mm and D = 0,0525m (ε/D = 2,86×10⁻⁴), Swamee-Jain korelasyonu kullanılarak. Sonuçlarınızın doğruluğunu kontrol etmek için bunu kullanın.
| Reynolds sayısı (Re) | Darcy sürtünme faktörü (f) | Tipik yorum |
|---|---|---|
| 5.000 | 0.038 | Düşük türbülanslı; f hala nispeten yüksek |
| 10.000 | 0.031 | Erken çalkantılı; Re'ye duyarlı |
| 50.000 | 0.0219 | Pompalanan su için ortak tasarım bölgesi |
| 100.000 | 0.0194 | Orta türbülanslı; f stabilize olur |
| 1.000.000 | 0.0156 | Çok çalkantılı; pürüzlülük kontrollü davranışa yaklaşır |
Yanlış sürtünme faktörlerine neden olan yaygın tuzaklar
- İç çap yerine nominal boru boyutunun kullanılması: f, ε/D'ye bağlıdır ve basınç kaybı L/D'ye bağlıdır, dolayısıyla ID iki kez önemlidir.
- Darcy ve Fanning sürtünme faktörlerinin karıştırılması: sonucunuz 4 kat kapalı görünüyorsa, bu olağan nedendir.
- Sıvı sıcaklığının göz ardı edilmesi: viskozite değişiklikleri Re; daha soğuk su ν'yi artırır ve f'yi artırabilir.
- Paslanmazın her zaman "mükemmel pürüzsüz" olduğunu varsayarsak: kaynaklar, ölçeklenme veya ürün birikmesi, yeni, temiz boruya göre daha yüksek ε kullanımını haklı gösterebilir.
- Geçiş akışında yüksek hassasiyet bekleniyor: 2300-4000'i belirsiz olarak değerlendirin ve marjlı tasarım yapın.
Sonuç olarak: paslanmaz çelik boru sıklıkla verim sağlar f yaklaşık 0,02 Yaygın türbülanslı su hizmetlerinde, ancak en güvenilir sayı standart korelasyon kullanılarak Re ve ε/D'den gelir.
