Il fattore di attrito Fanning è un elemento nel calcolo della perdita di pressione dovuta all’attrito in un tubo. È una funzione della rugosità del tubo e del livello di turbolenza all’interno del flusso del liquido. Questi fattori possono essere determinati sperimentalmente ma sono più spesso presi da grafici e diagrammi. I numeri sono adimensionali, nel senso che non hanno unità di misura.
La pressione del liquido che scorre attraverso un tubo diminuisce a causa dell’attrito tra le pareti interne del tubo e il liquido in movimento. Sia le pompe che la gravità devono fornire l’energia per spostare il liquido. In tubi molto lunghi, la caduta di pressione dovuta alla perdita per attrito sarà così elevata che il liquido non scorrerà affatto. Gli oleodotti, come l’oleodotto dell’Alaska, richiedono stazioni di pompaggio intermedie per aumentare la pressione.
La comprensione della perdita di pressione che si verifica quando i liquidi si muovono attraverso i tubi è essenziale in qualsiasi applicazione di tubazioni. È fondamentale per i processi chimici che utilizzano tubi come reattori a flusso tubolare. I tubi utilizzati come reattori producono condizioni di reazione in cui temperatura e pressione sono facilmente controllabili. Il tempo di permanenza della reazione e il grado di completamento della reazione sono una funzione della lunghezza del tubo.
Le reazioni esotermiche emettono calore man mano che progrediscono. Per mantenere le condizioni isotermiche e un fattore di attrito Fanning costante, il tubo dovrà essere raffreddato in direzione controcorrente. Le reazioni endotermiche, che assorbono calore, richiederanno il trattamento opposto. Se le condizioni isotermiche non vengono mantenute, i calcoli che utilizzano il fattore di attrito Fanning dovranno soddisfare la variazione di viscosità e attrito che si verifica quando il liquido si riscalda o si raffredda.
I numeri di Reynolds sono misure adimensionali del grado di turbolenza nel liquido. In flusso laminare con numeri di Reynolds inferiori a 2,000, il liquido si muove con un profilo di velocità a forma di proiettile e poco mescolamento. La velocità massima si verifica al centro della sezione del tubo ed è il doppio della portata media del liquido. Il flusso turbolento, con miscelazione completa, si verifica a numeri di Reynolds superiori a 3,000. Una sottile zona cuscinetto, con numeri di Reynolds tra 2,000 e 3,000, si verifica tra le zone laminare e turbolenta.
Un fattore di attrito della ventola può essere determinato misurando le cadute di pressione attraverso le tubazioni di diametro sufficientemente grande da essere scalabile per le operazioni sul campo o in impianto. Tipicamente, questi esperimenti vengono eseguiti se sono necessarie condizioni di flusso laminare. Più comunemente, il fattore di attrito Fanning viene letto da un grafico, poiché la maggior parte dei reattori con flusso a pistone funziona con numeri di Reynolds elevati.
La rugosità della superficie interna del tubo è determinata mediante misurazione. Il numero di Reynolds viene calcolato dal diametro del tubo, dalla viscosità del fluido e dalla caduta di pressione. I grafici del fattore di attrito Fanning rispetto al numero di Reynolds per tubi di varia rugosità sono disponibili nei manuali di ingegneria. Questi libri hanno anche tabelle della rugosità superficiale di vari materiali.