Калькулятор расхода в трубе

Анализ течения в трубе связывает геометрию трубопровода, свойства жидкости и скорость с величинами, которые нужны для подбора насосов, проверки пропускной способности и оценки потерь энергии. Калькулятор предполагает установившееся течение несжимаемой ньютоновской жидкости в полностью заполненной прямой круглой трубе. Сначала введённые диаметр и шероховатость переводятся из миллиметров в метры, чтобы все уравнения использовали согласованные единицы СИ. Площадь сечения равна произведению пи на квадрат диаметра, делённому на четыре, а объёмный расход — произведению этой площади на среднюю скорость. Для удобства расход переводится из кубических метров в секунду в литры в секунду. Число Рейнольдса сопоставляет инерционные и вязкостные эффекты. Оно равно произведению плотности, скорости и диаметра, делённому на динамическую вязкость. Значения ниже примерно 2,300 обычно указывают на ламинарное течение, а выше примерно 4,000 — на турбулентное. Между ними находится переходная область, где возмущения, фитинги, условия на входе и дефекты поверхности могут сильно влиять на поток. Число Рейнольдса безразмерно и позволяет сравнивать геометрически подобные системы даже при разных масштабах, жидкостях и скоростях. Потери давления оцениваются по уравнению Дарси — Вейсбаха. Оно умножает коэффициент трения Дарси на отношение длины к диаметру и на динамическое давление. Для ламинарного течения используется точная зависимость для круглой трубы: 64 делится на число Рейнольдса. Для турбулентного течения применяется явное приближение Свами — Джейна, учитывающее число Рейнольдса и относительную шероховатость. В обычных инженерных диапазонах оно хорошо воспроизводит уравнение Коулбрука без итерационного решения. Полученные потери давления выводятся в килопаскалях. Шероховатость трубы — это характерная высота неровностей внутренней поверхности, а не общий разброс диаметра. Новые пластиковые или тянутые трубы очень гладкие, а обычные стальные, бетонные и старые трубы могут быть значительно шероховатее. Табличные значения являются оценками и могут не учитывать коррозию, отложения, стыки, отводы, клапаны и производственные отклонения. В реальных системах также есть местные потери на фитингах и изменениях сечения. Здесь они не учитываются; при проектировании полной сети их следует добавлять отдельно с помощью коэффициентов сопротивления. Используйте результаты как прозрачную предварительную инженерную оценку. Уточняйте свойства жидкости при рабочей температуре, поскольку плотность и особенно вязкость могут существенно меняться. Для газов, больших перепадов давления, некруглых каналов, открытых русел, неньютоновских жидкостей и ответственных с точки зрения безопасности конструкций применяйте подходящую модель и проверяйте её по действующим стандартам и измеренным характеристикам.