Hva er friksjonstap?

Friksjonstap i rør er en måling eller beregning av tap av strømning eller trykk på grunn av fluidets samvirke med rørets vegger. Disse tapene må bestemmes for rørsystemer, fordi pumper må spesifiseres med nok kraft til å overvinne tap og gi tilstrekkelige strømningshastigheter. Friksjonstap varierer avhengig av rørmaterialer, lengde og væskestrømningshastighet eller hastighet.

Rørsystemer består av rette eller buede deler av rør, tilkoblinger, ventiler og andre beslag. Når et system øker i lengde og kompleksitet, samvirker væskene som løper gjennom det, med rørets vegger og forskjellige beslag, og skaper drag. Overdreven driftsmengder vil til slutt føre til tap av strømning hos kunden eller destinasjonen hvis ikke de blir overvunnet av ekstra pumpekraft.

Materialer som brukes i rør varierer mye, fra støpejern til plast, og hver type har en spesiell ruhet på innerveggene. Rørprodusenter utsteder tabeller som viser forventet friksjonstap per rørlengde for forskjellige materialer og rørdiametre, med diameteren som måler avstanden over rørets indre område. En målt eller estimert ruhetsfaktor brukes ved beregning av friksjonstap, med uferdig jernrør som har en høyere ruhetsfaktor enn glatt plastrør.

Tabeller for friksjonstap viser verdier på føtter med vannhode per 100 fot rør (verdien er den samme i meter) fordi pumpekapasitet og effektbehov normalt er dimensjonert i fot med vann. Denne verdien estimerer hvor mange vertikale føtter en pumpe kan skyve vann med en gitt motorstørrelse, noe som gjør at designere kan relatere pumpekraften direkte til et rørsystem. Effekten av friksjonstap øker med lengden på systemet og antall beslag og buede seksjoner, og kan bare reduseres ved å bruke glattere rør, men kan ikke elimineres.

Tap øker også etter hvert som væskenes hastighet eller hastighet øker i røret. Å øke systemtrykket er en bedre løsning enn å øke strømningshastighetene, og det er grunnen til at kommunale vannsystemer bruker forhøyede vanntårn. Å opprettholde en vannforsyning i en forhøyet tank gir ikke bare ekstra vann i perioder med stor etterspørsel, men det opprettholder også et mer konstant trykk for å overvinne systemtap.

Friksjonstap er viktig i alle kommersielle rørsystemer, fordi høyere drag tilsvarer høyere pumpekostnader. Det er noen bruksområder der tilstrekkelig pumpekapasitet er kritisk, for eksempel brannslukking. En brannpumpebil må sørge for store mengder vann gjennom lange slangedeler, ofte til de øvre etasjene i en bygning. Når etterspørselen etter vann øker, må pumpebilen sørge for tilstrekkelig trykk ved dysene for å opprettholde brannslukningsevnen. Slangedysene er utformet som lange tynne rør fordi dette konverterer slangetrykket til høy strømning ved dysen uten behov for høye hastigheter i slangen.

Luft er også en væske, og friksjonstap oppstår i varme- og klimaanlegg når luft beveger seg gjennom kanalene som kobles til forskjellige rom. Systemdesignere bruker beregninger av friksjonstap for å bestemme viftekraften som kreves for tilstrekkelig luftstrøm i bygninger. Utilstrekkelig dimensjonering av vifte og kanal kan føre til dårlig luftstrøm i noen områder i et hjem eller en bygning, eller utilstrekkelig oppvarming eller kjøling i høyere etasjer i en bygning med flere etasjer.