Was ist Reibungsverlust?
Der Reibungsverlust im Rohr ist eine Messung oder Berechnung des Durchfluss- oder Druckverlusts aufgrund der Wechselwirkung des Fluids mit den Rohrwänden. Diese Verluste müssen für Rohrleitungssysteme ermittelt werden, da Pumpen mit einer ausreichenden Leistung spezifiziert werden müssen, um Verluste zu überwinden und ausreichende Durchflussraten bereitzustellen. Der Reibungsverlust variiert je nach Rohrmaterial, Länge und Durchflussrate oder Geschwindigkeit der Flüssigkeit.
Rohrleitungssysteme bestehen aus geraden oder gekrümmten Abschnitten von Rohren, Anschlüssen, Ventilen und anderen Armaturen. Wenn ein System an Länge und Komplexität zunimmt, wirken die durch es fließenden Flüssigkeiten mit den Wänden des Rohrs und verschiedenen Formstücken zusammen und erzeugen Luftwiderstand. Übermäßiger Luftwiderstand führt möglicherweise zu einem Strömungsverlust beim Kunden oder am Zielort, wenn er nicht durch zusätzliche Pumpleistung überwunden wird.
Die in Rohren verwendeten Materialien variieren stark, von Gusseisen bis hin zu Kunststoffen, und jeder Typ weist an den Innenwänden eine besondere Rauheit auf. Die Rohrhersteller erstellen Tabellen, in denen der erwartete Reibungsverlust pro Rohrlänge für verschiedene Materialien und Rohrdurchmesser angegeben ist, wobei der Durchmesser den Abstand über den Innenbereich des Rohrs misst. Ein gemessener oder geschätzter Rauheitsfaktor wird bei der Berechnung des Reibungsverlusts verwendet, wenn unfertige Eisenrohre einen höheren Rauheitsfaktor als glatte Kunststoffrohre aufweisen.
In den Reibungsverlusttabellen sind Werte in Fuß Wassersäule pro 100 Fuß Rohr angegeben (der Wert ist derselbe in Metern), da die Pumpenkapazität und der Leistungsbedarf normalerweise in Fuß Wasser angegeben werden. Mit diesem Wert wird geschätzt, wie viele vertikale Füße eine Pumpe bei einer bestimmten Motorgröße Wasser drücken kann. Auf diese Weise können Konstrukteure die Pumpenleistung direkt auf ein Rohrleitungssystem beziehen. Die Auswirkung des Reibungsverlusts nimmt mit der Länge des Systems und der Anzahl der Formstücke und gekrümmten Abschnitte zu und kann nur durch Verwendung eines glatteren Rohrs verringert werden, kann jedoch nicht beseitigt werden.
Verluste nehmen auch zu, wenn die Geschwindigkeit oder Geschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Rohr zunimmt. Das Erhöhen des Systemdrucks ist eine bessere Lösung als das Erhöhen der Durchflussraten. Deshalb verwenden kommunale Wassersysteme erhöhte Wassertürme. Die Aufrechterhaltung einer Wasserversorgung in einem Hochbehälter liefert nicht nur zusätzliches Wasser für Perioden mit hohem Bedarf, sondern hält auch den Druck konstanter, um Systemverluste zu überwinden.
Der Reibungsverlust ist in allen kommerziellen Rohrleitungssystemen wichtig, da ein höherer Luftwiderstand höhere Pumpkosten bedeutet. Es gibt einige Anwendungen, bei denen eine ausreichende Pumpleistung von entscheidender Bedeutung ist, z. B. bei der Brandbekämpfung. Ein Feuerwehrauto muss große Mengen Wasser durch lange Schlauchabschnitte liefern, häufig in die oberen Stockwerke eines Gebäudes. Wenn der Wasserbedarf steigt, muss der Pumpenwagen einen ausreichenden Druck an den Düsen bereitstellen, um die Feuerlöschkapazität aufrechtzuerhalten. Schlauchdüsen sind als lange, dünne Rohre ausgeführt, da hierdurch der Schlauchdruck in einen hohen Durchfluss an der Düse umgewandelt wird, ohne dass hohe Geschwindigkeiten im Schlauch erforderlich sind.
Luft ist auch eine Flüssigkeit, und Reibungsverluste treten in Heizungs- und Klimaanlagen auf, wenn Luft durch die Kanäle strömt, die mit verschiedenen Räumen verbunden sind. Systementwickler verwenden Reibungsverlustberechnungen, um die Lüfterleistung zu bestimmen, die für einen ausreichenden Luftstrom in Gebäuden erforderlich ist. Eine unzureichende Dimensionierung von Lüftern und Kanälen kann in einigen Bereichen eines Hauses oder Gebäudes zu einem schlechten Luftstrom führen oder in höheren Etagen eines mehrstöckigen Gebäudes zu einer unzureichenden Heizung oder Kühlung führen.