Para sa karamihan ng mga daloy ng tubig at uri ng HVAC sa hindi kinakalawang na asero na tubo, kadalasan ang isang praktikal na Darcy friction factor f ≈ 0.018–0.022 (ganap na magulong, hanay na "smooth-to-medly-rough"). Para sa mas matataas na bilang ng Reynolds (napakabilis ng daloy), f madalas na nauuso ~0.015–0.018 ; para sa mas mababang magulong bilang ng Reynolds (malapit sa 5,000–20,000), ang f ay maaaring ~0.03–0.04 .
Upang maging tumpak, kalkulahin ang f mula sa Reynolds number (Re) at stainless steel roughness (ε) gamit ang isang tahasang ugnayan (hal., Swamee–Jain o Haalat) o ang Colebrook equation.
Friction factor para sa stainless steel pipe: anong halaga ang gagamitin
Gamitin ang Darcy friction factor (tinatawag ding Darcy–Weisbach friction factor) maliban kung ang iyong chart o software ay tahasang nagsasabing "Pagpapaypay." Ang Darcy factor ay 4× ang Fanning factor.
Ang isang mabilis, mapagtatanggol na pagtatantya kapag hindi mo pa alam ang eksaktong daloy ay:
- Tubig sa karaniwang hindi kinakalawang na tubo (Re ~ 50,000–300,000): f ≈ 0.018–0.022
- Napakataas na Re (~1,000,000): madalas lumalapit ang f ~0.015–0.018
- Mas mababang magulong Re (~5,000–20,000): f karaniwan ~0.03–0.04
Pagkatapos ay pinuhin ang mga hakbang sa pagkalkula sa ibaba kapag alam mo na ang diameter, rate ng daloy, at lagkit ng likido.
Hindi kinakalawang na asero pagkamagaspang: ang input na nagtutulak sa resulta
Sa magulong daloy, ang friction factor ay lubos na nakadepende sa relatibong pagkamagaspang (ε/D). Ang hindi kinakalawang na asero ay karaniwang "makinis," ngunit ang ipinapalagay na ε ay mahalaga pa rin.
| Ibabaw / palagay | Ganap na pagkamagaspang, ε (mm) | Ganap na pagkamagaspang, ε (m) | Kailan gagamitin |
|---|---|---|---|
| Malinis na hindi kinakalawang (karaniwang pagpapalagay ng disenyo) | 0.015 | 1.5×10⁻⁵ | Bago/malinis na tubo, konserbatibo-ngunit-smooth na baseline |
| Medyo may edad na/pagbuo ng pelikula (rule-of-thumb) | 0.03 | 3.0×10⁻⁵ | Kung inaasahan mo ang mga deposito o hindi gaanong kontroladong serbisyo |
| Hindi kilalang kundisyon (margin ng disenyo) | 0.045 | 4.5×10⁻⁵ | Kapag kailangan mo ng dagdag na konserbatismo |
Compute relative roughness bilang ε/D gamit ang panloob na diameter (hindi nominal na laki). Kahit na ang maliliit na pagbabago sa D o ε/D ay maaaring kapansin-pansing magbago ng f sa ganap na magulong rehiyon.
Hakbang-hakbang na pagkalkula (Re → f) maaari mong pagkatiwalaan
1) Compute Reynolds number
Para sa isang buong pabilog na tubo:
Re = (V·D)/ν
- V = average na bilis (m/s)
- D = panloob na diameter (m)
- ν = kinematic viscosity (m²/s)
2) Piliin ang tamang tuntunin ng daloy ng rehimen
- Laminar (Re < 2300): f = 64/Re
- Transitional (2300–4000): iwasan ang “precision”; kumpirmahin gamit ang data ng pagsubok o gumamit ng mga konserbatibong margin
- Turbulent (Re > 4000): gumamit ng ε/D na may tahasang ugnayan
3) Magulong daloy: praktikal na tahasang mga formula
Dalawang malawak na ginagamit na tahasang mga opsyon (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 ] )
Kung umuulit ka sa software, ang klasikong sanggunian ay Colebrook (implicit):
1/√f = -2·log10( (ε/(3.7D)) (2.51/(Re·√f)) )
Nagtrabaho halimbawa: stainless pipe friction factor at pressure drop
Ipagpalagay na ang tubig ay malapit sa 20°C, malinis na hindi kinakalawang na pagkamagaspang ε = 0.015 mm (1.5×10⁻⁵ m), at isang panloob na diameter ng tubo D = 0.0525 m (tungkol sa isang 2-inch na Schedule 40 ID). Rate ng daloy Q = 50 gpm (0.003154 m³/s).
Kalkulahin ang bilis at Reynolds number
- Lugar A = πD²/4 = 0.002165 m²
- Bilis V = Q/A = 1.46 m/s
- Kinematic viscosity ν ≈ 1.0×10⁻⁶ m²/s
- Re = (V·D)/ν ≈ 7.6×10⁴
- Relatibong pagkamagaspang ε/D ≈ 2.86×10⁻⁴
Compute friction factor (Swamee–Jain)
Darcy friction factor f ≈ 0.0203
Isalin ang f sa pagkawala ng presyon (Darcy–Weisbach)
Para sa haba L = 100 m, density ρ ≈ 998 kg/m³:
ΔP = f·(L/D)·(ρV²/2) ≈ 41 kPa bawat 100 m (tungkol sa 4.2 m ng ulo ng tubig bawat 100 m).
Mabilisang reference table: stainless steel friction factor vs Reynolds number
Ipinapalagay ang mga halaga sa ibaba ε = 0.015 mm and D = 0.0525 m (ε/D = 2.86×10⁻⁴), gamit ang Swamee–Jain correlation. Gamitin ito sa katinuan-tingnan ang iyong mga resulta.
| Reynolds number (Re) | Darcy friction factor (f) | Karaniwang interpretasyon |
|---|---|---|
| 5,000 | 0.038 | Mababang magulong; f medyo mataas pa rin |
| 10,000 | 0.031 | Maagang magulong; sensitibo kay Re |
| 50,000 | 0.0219 | Karaniwang rehiyon ng disenyo para sa pumped water |
| 100,000 | 0.0194 | kalagitnaan ng magulong; f nagpapatatag |
| 1,000,000 | 0.0156 | Napakagulo; lumalapit sa roughness-controlled na pag-uugali |
Mga karaniwang pitfalls na nagdudulot ng maling friction factors
- Paggamit ng nominal na laki ng tubo sa halip na panloob na diameter: Ang f ay nakasalalay sa ε/D at ang pagkawala ng presyon ay nakasalalay sa L/D, kaya ang ID ay dalawang beses na mahalaga.
- Paghahalo ng Darcy at Fanning friction factors: kung ang iyong resulta ay tila 4x off, ito ang karaniwang dahilan.
- Hindi pinapansin ang temperatura ng likido: pagbabago ng lagkit Re; ang mas malamig na tubig ay tumataas ang ν at maaaring tumaas ang f.
- Ipagpalagay na ang hindi kinakalawang ay palaging "perpektong makinis": welds, scaling, o product buildup ay maaaring bigyang-katwiran ang paggamit ng mas mataas na ε kaysa sa bago, malinis na tubo.
- Inaasahan ang mataas na katumpakan sa transisyonal na daloy: ituring ang 2300–4000 bilang hindi sigurado at ang disenyo ay may margin.
Bottom line: hindi kinakalawang na asero pipe madalas magbubunga f sa paligid ng 0.02 sa karaniwang magulong serbisyo ng tubig, ngunit ang pinaka-maaasahang numero ay nagmumula sa Re at ε/D gamit ang isang karaniwang ugnayan.
