Co je ztráta třením?
Ztráta třením v potrubí je měření nebo výpočet ztráty proudu nebo tlaku v důsledku interakce tekutiny se stěnami potrubí. Tyto ztráty musí být určeny pro potrubní systémy, protože čerpadla musí být specifikována s dostatečným výkonem, aby překonaly ztráty a poskytly odpovídající průtoky. Ztráta třením se liší v závislosti na materiálech potrubí, délce a průtoku nebo rychlosti kapaliny.
Potrubní systémy se skládají z přímých nebo zakřivených částí potrubí, přípojek, ventilů a jiných armatur. Jak se systém zvětšuje v délce a složitosti, tekutiny protékající skrz něj interagují se stěnami potrubí a různými armaturami, čímž vytvářejí odpor. Nadměrné množství tažení nakonec způsobí ztrátu toku u zákazníka nebo v cílovém místě, pokud není překonáno přidanou čerpací energií.
Materiály používané v trubkách se velmi liší, od litiny po plasty, a každý typ má zvláštní drsnost na vnitřních stěnách. Výrobci trubek vydávají tabulky, které ukazují očekávané ztráty tření na délku trubky pro různé materiály a průměry trubek, přičemž průměr měří vzdálenost přes vnitřní plochu trubky. Při výpočtu ztráty tření se používá změřený nebo odhadovaný faktor drsnosti, přičemž nedokončená železná trubka má vyšší faktor drsnosti než hladká plastová trubka.
Tabulky úbytku tření ukazují hodnoty stop vodní hladiny na 100 stop potrubí (hodnota je stejná v metrech), protože kapacita čerpadla a požadavky na výkon jsou obvykle dimenzovány ve stopách vody. Tato hodnota odhaduje, kolik vertikálních stop může čerpadlo tlačit vodu s danou velikostí motoru, což umožňuje návrhářům vztahovat výkon čerpadla přímo k potrubnímu systému. Účinek ztráty třením se zvyšuje s délkou systému a počtem tvarovek a zakřivených úseků a lze jej snížit pouze pomocí plynulejší trubky, ale nelze ji vyloučit.
Ztráty se také zvyšují se zvyšováním rychlosti nebo rychlosti tekutiny v potrubí. Zvyšování tlaku v systému je lepším řešením než zvyšování průtoků, a proto městské vodní systémy používají zvýšené vodní věže. Udržování dodávky vody ve zvýšené nádrži nejenže poskytuje vodu navíc pro období vysoké poptávky, ale také udržuje konstantní tlak k překonání systémových ztrát.
Ztráta třením je důležitá ve všech komerčních potrubních systémech, protože vyšší odpor se rovná vyšším nákladům na čerpání. Existují aplikace, kde je kritická dostatečná čerpací kapacita, jako je například hašení požáru. Hasičský vůz musí dodávat velké množství vody přes dlouhé části hadice, často do horních podlaží budovy. Se zvyšující se poptávkou po vodě musí kamion s pumpou dodávat dostatečný tlak na trysky, aby byla zachována hasicí kapacita. Hadicové trysky jsou konstruovány jako dlouhé tenké trubice, protože to přeměňuje tlak hadice na vysoký průtok v trysce bez potřeby vysokých rychlostí v hadici.
Vzduch je také tekutinou a ke ztrátám třením dochází ve vytápěcích a klimatizačních systémech, když se vzduch pohybuje potrubím, které se připojuje k různým místnostem. Návrháři systémů používají výpočty třecích ztrát ke stanovení výkonu ventilátoru potřebného pro odpovídající proudění vzduchu v budovách. Nedostatečné dimenzování ventilátoru a potrubí může mít za následek špatné proudění vzduchu v některých oblastech domu nebo budovy nebo nedostatečné vytápění nebo chlazení ve vyšších patrech víceposchoďové budovy.