Co to jest utrata tarcia?
Strata tarcia w rurze jest pomiarem lub obliczeniem utraty przepływu lub ciśnienia w wyniku interakcji płynu ze ściankami rury. Straty te należy określić dla systemów rurowych, ponieważ pompy muszą być wyposażone w wystarczającą moc, aby przezwyciężyć straty i zapewnić odpowiednie prędkości przepływu. Strata na tarcie zmienia się w zależności od materiałów, długości i prędkości lub prędkości przepływu cieczy.
Systemy rur składają się z prostych lub zakrzywionych odcinków rur, połączeń, zaworów i innych łączników. Wraz ze wzrostem długości i złożoności systemu płyny przepływające przez nie oddziałują ze ściankami rury i różnymi łącznikami, powodując opór. Nadmierne opory ostatecznie spowodują utratę przepływu u klienta lub miejsca docelowego, jeśli nie zostaną przezwyciężone dzięki dodatkowej mocy pompowania.
Materiały stosowane w rurach różnią się znacznie, od żeliwa po tworzywa sztuczne, a każdy typ ma szczególną chropowatość ścian wewnętrznych. Producenci rur wydają tabele, które pokazują oczekiwane straty tarcia na długość rury dla różnych materiałów i średnic rur, przy czym średnica mierzy odległość w poprzek wewnętrznego obszaru rury. Zmierzony lub oszacowany współczynnik chropowatości jest stosowany przy obliczaniu strat tarcia, przy niedokończonej rurze żelaznej mającej wyższy współczynnik chropowatości niż gładka rura z tworzywa sztucznego.
Tabele strat tarcia pokazują wartości stóp wysokości wody na 100 stóp rury (wartość jest taka sama w metrach), ponieważ wydajność pompy i wymagania dotyczące mocy są zwykle obliczane w stopach wody. Ta wartość szacuje, ile stóp pionowych pompa może przepchnąć wodą przy danym rozmiarze silnika, co pozwala projektantom powiązać moc pompy bezpośrednio z systemem rurociągów. Skutek utraty tarcia zwiększa się wraz z długością systemu oraz liczbą łączników i zakrzywionych odcinków i można go zmniejszyć tylko za pomocą gładszej rury, ale nie można go wyeliminować.
Straty również rosną wraz ze wzrostem prędkości lub prędkości płynu w rurze. Zwiększenie ciśnienia w systemie jest lepszym rozwiązaniem niż zwiększenie prędkości przepływu, dlatego miejskie systemy wodne stosują podwyższone wieże ciśnień. Utrzymanie zapasu wody w podwyższonym zbiorniku nie tylko zapewnia dodatkową wodę w okresach dużego zapotrzebowania, ale także utrzymuje bardziej stałe ciśnienie w celu przezwyciężenia strat w systemie.
Utrata tarcia jest ważna we wszystkich komercyjnych systemach rur, ponieważ wyższy opór oznacza wyższe koszty pompowania. Istnieje kilka zastosowań, w których kluczowe znaczenie ma odpowiednia wydajność pompowania, takich jak gaszenie pożarów. Wóz strażacki musi dostarczać duże ilości wody przez długie odcinki węża, często na wyższe piętra budynku. W miarę wzrostu zapotrzebowania na wodę ciężarówka z pompą musi zapewnić odpowiednie ciśnienie na dyszach, aby utrzymać zdolność gaśniczą. Dysze wężowe są zaprojektowane jako długie cienkie rurki, ponieważ to przekształca ciśnienie w wężu na wysoki przepływ w dyszy bez potrzeby stosowania dużych prędkości w wężu.
Powietrze jest również płynem, a utrata tarcia występuje w systemach grzewczych i klimatyzacyjnych, gdy powietrze przepływa przez kanały łączące się z różnymi pokojami. Projektanci systemów wykorzystują obliczenia strat tarcia do określenia mocy wentylatora wymaganej do odpowiedniego przepływu powietrza w budynkach. Nieodpowiednia wielkość wentylatora i kanału może powodować słaby przepływ powietrza w niektórych obszarach domu lub budynku lub nieodpowiednie ogrzewanie lub chłodzenie na wyższych piętrach budynku wielopiętrowego.