Kaj je izguba zaradi trenja?

Izguba zaradi trenja v cevi je merjenje ali izračun izgube pretoka ali tlaka zaradi interakcije tekočine s stenami cevi. Te izgube je treba določiti za cevne sisteme, ker morajo črpalke imeti dovolj moči, da premagajo izgube in zagotovijo ustrezne pretoke. Izguba zaradi trenja se razlikuje glede na material cevi, dolžino in pretok ali hitrost tekočine.

Cevni sistemi so sestavljeni iz ravnih ali ukrivljenih delov cevi, priključkov, ventilov in drugih fitingov. Ko se sistem povečuje po dolžini in kompleksnosti, tekočine, ki tečejo skozi njo, medsebojno delujejo s stenami cevi in ​​različnimi priključki, kar ustvarja upor. Prekomerne količine upora bodo sčasoma povzročile izgubo pretoka pri odjemalcu ali cilju, če se ne premagajo z dodano močjo črpanja.

Materiali, ki se uporabljajo v ceveh, so zelo različni, od litega železa do plastike, in vsaka vrsta ima posebno hrapavost na notranjih stenah. Proizvajalci cevi izdajajo tabele, ki prikazujejo pričakovano izgubo zaradi trenja na dolžino cevi za različne materiale in premere cevi, pri čemer premer meri razdaljo po notranji površini cevi. Pri izračunu izgube zaradi trenja se uporablja izmerjen ali ocenjen faktor hrapavosti, pri čemer ima nedokončana železna cev višji faktor hrapavosti kot gladka plastična cev.

Tabele izgub zaradi trenja prikazujejo vrednosti čevljev vodne glave na 100 čevljev cevi (vrednost je enaka v metrih), ker so zmogljivost črpalke in zahteve po moči običajno v metrih vode. Ta vrednost ocenjuje, koliko navpičnih metrov lahko črpalka potisne vodo z dano velikostjo motorja, kar omogoča oblikovalcem, da moč črpalke povežejo neposredno s cevnim sistemom. Učinek izgube zaradi trenja se povečuje z dolžino sistema ter številom fitingov in ukrivljenih odsekov, zmanjšati pa ga je mogoče le z uporabo bolj gladke cevi, vendar ga ni mogoče odpraviti.

Izgube se povečajo tudi s povečanjem hitrosti ali hitrosti tekočine v cevi. Povečanje tlaka v sistemu je boljša rešitev kot povečanje pretoka, zato komunalni vodovodni sistemi uporabljajo dvignjene vodne stolpe. Ohranjanje oskrbe z vodo v dvignjenem rezervoarju ne zagotavlja le dodatne vode za obdobja velikega povpraševanja, ampak tudi vzdržuje bolj konstanten tlak za premagovanje izgub v sistemu.

Izguba zaradi trenja je pomembna v vseh komercialnih cevovodnih sistemih, saj je večji upor enak višjim stroškom črpanja. Obstajajo nekatere aplikacije, kjer je ustrezna črpalna zmogljivost kritična, na primer gašenje požarov. Gasilsko črpalno vozilo mora zagotavljati velike količine vode skozi dolge dele cevi, pogosto v zgornja nadstropja stavbe. Ker se povpraševanje po vodi povečuje, mora tovornjak s črpalko zagotoviti ustrezen tlak na šobah, da ohrani zmogljivost gašenja. Cevne šobe so zasnovane kot dolge tanke cevi, ker to pretvarja cevni tlak v visok pretok na šobi brez potrebe po visokih hitrostih v cevi.

Zrak je tudi tekočina, izguba zaradi trenja pa se pojavi v ogrevalnih in klimatskih sistemih, ko se zrak premika po kanalih, ki se povezujejo z različnimi prostori. Oblikovalci sistemov uporabljajo izračune izgube zaradi trenja, da določijo moč ventilatorja, ki je potrebna za ustrezen pretok zraka v zgradbah. Neustrezna velikost ventilatorja in kanalov lahko povzroči slab pretok zraka v nekaterih delih doma ali stavbe ali neustrezno ogrevanje ali hlajenje v višjih nadstropjih večnadstropne stavbe.