Wat is wrijvingsverlies?
Wrijvingsverlies in buis is een meting of berekening van stroom- of drukverlies als gevolg van de interactie van de vloeistof met de wanden van de buis. Deze verliezen moeten worden bepaald voor leidingsystemen, omdat pompen moeten worden gespecificeerd met voldoende vermogen om verliezen te overwinnen en voldoende stroomsnelheden te bieden. Wrijvingsverlies varieert afhankelijk van het buismateriaal, de lengte en de vloeistofstroomsnelheid of snelheid.
Leidingsystemen bestaan uit rechte of gebogen pijpsecties, verbindingen, kleppen en andere fittingen. Naarmate een systeem in lengte en complexiteit toeneemt, werken de vloeistoffen die erdoorheen lopen in wisselwerking met de wanden van de buis en verschillende fittingen, waardoor weerstand ontstaat. Overmatige hoeveelheden weerstand zullen uiteindelijk leiden tot een verlies van stroom bij de klant of bestemming als deze niet wordt verholpen door extra pompvermogen.
Materialen die in buizen worden gebruikt variëren sterk, van gietijzer tot kunststof, en elk type heeft een specifieke ruwheid op de binnenmuren. Buisfabrikanten geven tabellen uit met het verwachte wrijvingsverlies per buislengte voor verschillende materialen en buisdiameters, waarbij de diameter de afstand meet over het binnengebied van de buis. Een gemeten of geschatte ruwheidsfactor wordt gebruikt bij het berekenen van wrijvingsverlies, waarbij onafgewerkte ijzeren buis een hogere ruwheidsfactor heeft dan gladde kunststof buis.
Wrijvingsverlies tabellen tonen waarden van voet waterkop per 100 voet buis (de waarde is hetzelfde in meters) omdat pompcapaciteit en stroomvereisten normaal in voet water zijn gedimensioneerd. Deze waarde schat hoeveel verticale voet een pomp water met een gegeven motorgrootte kan duwen, waardoor ontwerpers het pompvermogen rechtstreeks aan een leidingsysteem kunnen relateren. Het effect van wrijvingsverlies neemt toe met de lengte van het systeem en het aantal fittingen en gebogen secties, en kan alleen worden verminderd door een gladdere buis te gebruiken, maar kan niet worden geëlimineerd.
Verliezen nemen ook toe naarmate de snelheid of snelheid van de vloeistof in de pijp toeneemt. Het verhogen van de systeemdruk is een betere oplossing dan het verhogen van de stroomsnelheden, daarom gebruiken gemeentelijke watersystemen verhoogde watertorens. Het handhaven van een watertoevoer in een verhoogde tank levert niet alleen extra water op voor periodes van grote vraag, maar houdt ook een meer constante druk vast om systeemverliezen te overwinnen.
Wrijvingsverlies is belangrijk in alle commerciële leidingsystemen, omdat hogere weerstand gelijk is aan hogere pompkosten. Er zijn enkele toepassingen waar voldoende pompcapaciteit van cruciaal belang is, zoals brandbestrijding. Een brandweerwagen moet grote hoeveelheden water leveren via lange stukken slang, vaak naar de bovenste verdiepingen van een gebouw. Naarmate de vraag naar water toeneemt, moet de pompwagen voldoende druk op de sproeiers leveren om de brandbestrijdingscapaciteit te handhaven. Slangmondstukken zijn ontworpen als lange dunne buizen omdat hierdoor de slangdruk wordt omgezet in een hoge stroom bij het mondstuk zonder de noodzaak van hoge snelheden in de slang.
Lucht is ook een vloeistof, en wrijvingsverlies treedt op in verwarmings- en airconditioningsystemen wanneer lucht door de kanalen beweegt die verbinding maken met verschillende kamers. Systeemontwerpers gebruiken wrijvingsverliesberekeningen om het ventilatorvermogen te bepalen dat nodig is voor voldoende luchtstroom in gebouwen. Onvoldoende dimensionering van ventilator en kanalen kan leiden tot slechte luchtstroom in sommige delen van een huis of gebouw, of onvoldoende verwarming of koeling op hogere verdiepingen van een gebouw met meerdere verdiepingen.