Калькулятор потерь на трение

Найдите потери напора и перепад давления в трубе по уравнению Дарси–Вейсбаха.

Потери на трение в трубе
Используйте измерения в SI для расчёта потерь по длине прямой трубы постоянного диаметра.

О потерях на трение в трубах

Потери на трение — механическая энергия, которую движущаяся жидкость теряет при трении о стенку трубы и внутреннем сдвиге. Они проявляются как снижение давления и обычно выражаются в метрах столба жидкости или килопаскалях. Калькулятор применяет уравнение Дарси–Вейсбаха, широко используемое для установившегося, полностью развитого течения в прямой круглой трубе. Уравнение имеет вид h = f(L/D)(v²/2g). Здесь h — потери напора, f — коэффициент трения Дарси, L — длина трубы, D — внутренний диаметр, v — средняя скорость потока, g — ускорение тяжести. Затем потери давления определяются по ΔP = ρgh, где ρ — плотность жидкости. Калькулятор использует стандартное ускорение тяжести 9.80665 метра в секунду в квадрате и переводит паскали в килопаскали для вывода. Диаметр сильно влияет на потери, поскольку меняет отношение длины к диаметру, а при постоянном расходе — и скорость жидкости. Удвоение скорости увеличивает потери напора на трение в четыре раза, если остальные параметры неизменны. Удвоение длины трубы удваивает потери. Коэффициент Дарси следует рассчитать по числу Рейнольдса и относительной шероховатости либо определить по диаграмме Муди. Не подставляйте коэффициент Фаннинга, не умножив его предварительно на четыре. Результат отражает только потери по длине прямой трубы. В реальных системах энергия также теряется в отводах, тройниках, клапанах, входах, выходах, сужениях и оборудовании. Эти местные потери можно описать коэффициентами сопротивления или перевести в эквивалентную длину. Используйте фактический внутренний, а не номинальный диаметр; плотность и вязкость определяйте при рабочей температуре. Калькулятор полезен для предварительного подбора насосов, проверки орошения, технологических трубопроводов и водяных контуров отопления и кондиционирования. Окончательный проект должен учитывать все фитинги, перепады высот, требуемое давление на выходе, переходные режимы, запас на загрязнение и подходящий запас безопасности для надёжной работы.

Примеры потерь на трение

Исходные данныеРезультатыНаблюдение
f 0.02; L 100 m; D 0.1 m; v 2 m/s; ρ 1,0004.0789 m; 40 kPaДлинная узкая водяная труба даёт значительные потери.
f 0.025; L 20 m; D 0.2 m; v 1 m/s; ρ 1,0000.1275 m; 1.25 kPaСнижение скорости резко уменьшает потери.
f 0.018; L 50 m; D 0.15 m; v 1.5 m/s; ρ 9980.6883 m; 6.7388 kPaТипичные умеренные условия водоснабжения.

Как рассчитать потери на трение

  1. Определите коэффициент Дарси для материала трубы и режима течения.
  2. Измерьте длину прямого участка, фактический внутренний диаметр и среднюю скорость в единицах SI.
  3. Введите плотность жидкости при рабочей температуре.
  4. Нажмите «Рассчитать потери на трение» и используйте результат по напору или давлению согласно требованиям проекта.

Частые вопросы

Чем отличаются потери напора и давления?

Потери напора выражают энергию на единицу веса жидкости и напрямую не зависят от плотности. Потери давления равны потерям напора, умноженным на плотность и ускорение тяжести.

Учитываются ли клапаны и отводы?

Нет, результат включает только потери по длине прямой трубы. Добавьте потери в фитингах с помощью подходящих коэффициентов сопротивления или эквивалентных длин.

Какой коэффициент трения вводить?

Введите коэффициент Дарси, рассчитанный по числу Рейнольдса и относительной шероховатости. Коэффициент Фаннинга перед использованием здесь нужно умножить на четыре.

Почему скорость так сильно влияет на результат?

Потери по Дарси–Вейсбаху пропорциональны квадрату скорости. Поэтому удвоение скорости увеличивает потери напора в четыре раза при неизменных остальных величинах.

Можно ли использовать другие единицы?

Для правильного результата нужны единицы SI, указанные в подписях. Переведите измерения до ввода, а не смешивайте системы единиц.