Что такое потеря трения?

Потеря трения в трубе - это измерение или расчет потери потока или давления из-за взаимодействия жидкости со стенками трубы. Эти потери должны быть определены для трубопроводных систем, потому что насосы должны быть указаны с достаточной мощностью, чтобы преодолеть потери и обеспечить адекватные скорости потока. Потери на трение варьируются в зависимости от материалов трубы, длины и скорости или скорости потока жидкости.

Системы трубопроводов состоят из прямых или изогнутых участков труб, соединений, клапанов и других фитингов. Поскольку система увеличивается в длине и сложности, текучие среды, проходящие через нее, взаимодействуют со стенками трубы и различными фитингами, создавая сопротивление. Чрезмерное сопротивление в конечном итоге приведет к потере потока у клиента или пункта назначения, если не будет преодолено за счет дополнительной мощности накачки.

Материалы, используемые в трубах, широко варьируются, от чугуна до пластмасс, и каждый тип имеет особую шероховатость на внутренних стенах. Производители труб выпускают таблицы, в которых показаны ожидаемые потери на трение по длине трубы для разных материалов и диаметров трубы, причем диаметр измеряет расстояние по всей внутренней части трубы. Измеренный или оцененный коэффициент шероховатости используется при расчете потерь на трение, при этом у незаконченной железной трубы коэффициент шероховатости выше, чем у гладкой пластиковой трубы.

Таблицы потерь на трение показывают значения водяного напора на 100 футов трубы (значение одинаково в метрах), потому что производительность насоса и требования к мощности обычно измеряются в футах воды. Это значение оценивает, сколько вертикальных футов насос может толкать воду с заданным размером двигателя, что позволяет разработчикам напрямую связать мощность насоса с системой трубопроводов. Влияние потерь на трение увеличивается с увеличением длины системы и количества фитингов и изогнутых секций и может быть уменьшено только с помощью более гладкой трубы, но не может быть устранено.

Потери также увеличиваются при увеличении скорости или скорости жидкости в трубе. Повышение давления в системе является лучшим решением, чем увеличение расхода, поэтому муниципальные системы водоснабжения используют повышенные водонапорные башни. Поддержание запаса воды в приподнятом резервуаре не только обеспечивает дополнительную воду для периодов высокой потребности, но также поддерживает более постоянное давление для преодоления системных потерь.

Потеря трения важна во всех коммерческих системах трубопроводов, потому что более высокое сопротивление означает более высокие затраты на перекачку. Есть некоторые приложения, где адекватная производительность насоса имеет решающее значение, например, пожаротушение. Пожарный насос должен подавать большие количества воды через длинные секции шланга, часто на верхние этажи здания. По мере того, как потребность в воде возрастает, насосная тележка должна обеспечивать достаточное давление в форсунках, чтобы поддерживать противопожарную способность. Шланговые насадки выполнены в виде длинных тонких трубок, потому что это преобразует давление в шланге в высокий поток в сопле без необходимости высоких скоростей в шланге.

Воздух также является жидкостью, и потеря трения происходит в системах отопления и кондиционирования воздуха, когда воздух проходит через каналы, которые соединяются с различными помещениями. Разработчики системы используют расчеты потерь на трение для определения мощности вентилятора, необходимой для адекватного воздушного потока в зданиях. Неадекватный размер вентилятора и воздуховода может привести к плохому воздушному потоку в некоторых областях дома или здания, или к недостаточному отоплению или охлаждению на верхних этажах многоэтажного здания.