ما هي حاسبة فقد الضغط لكل 100 قدم؟
تُقدّر هذه الأداة فقد الضغط الناتج عن الاحتكاك داخل الأنبوب باستخدام معادلة هازن-ويليامز، ويُعبَّر عنه بوحدة القدم من عمود الماء لكل 100 قدم من طول الأنبوب. وهي معادلة شائعة في تصميم أنظمة الحماية من الحرائق (وفق معيار NFPA 13 الأمريكي) وفي السباكة وشبكات توزيع المياه، حيث يجري الماء داخل أنابيب ممتلئة ومضغوطة عند درجات الحرارة الاعتيادية. لاحظ أن هذه الأداة تعتمد الوحدات الأمريكية (الجالون والقدم والبوصة)، لذا قد تختلف عن الوحدات والمعايير المعتمدة محليًا في بلدك.
طريقة الاستخدام
أدخل معدل التدفق بوحدة الجالون الأمريكي في الدقيقة (gpm)، والقطر الداخلي للأنبوب بالبوصة، ومعامل خشونة هازن-ويليامز C (نحو 150 للأنابيب البلاستيكية أو PVC الجديدة، و130 للأنابيب المبطّنة بالأسمنت أو الفولاذ الجديد، و100 للفولاذ أو الحديد القديم). تكون النتيجة هي فقد الضغط لكل 100 قدم من الأنبوب المستقيم. لإيجاد الفقد الكلي، اضرب الناتج في الطول الفعلي مقسومًا على 100.
شرح المعادلة
الصيغة المستخدمة هنا بالوحدات الأمريكية هي: $$h_f = 0.2083 \left(\frac{100}{\text{C}}\right)^{1.852} \frac{\text{Flow (gpm)}^{1.852}}{\text{Diameter (in)}^{4.8655}}$$ وتعطي فقد الضغط بوحدة القدم لكل 100 قدم. كلما زادت قيمة \(C\) (أي صار الأنبوب أكثر نعومة) قلّ الفقد، بينما يرتفع الفقد ارتفاعًا حادًا كلما صغُر القطر بسبب الأس \(d^{4.8655}\).
مثال محلول
لتدفق قدره 50 gpm عبر أنبوب قطره 2 بوصة وبمعامل \(C = 130\): \((100/130)^{1.852} = 0.6149\)، و\(50^{1.852} = 1387.0\)، و\(2^{4.8655} = 29.16\). ومنه: $$h_f = 0.2083 \times 0.6149 \times \frac{1387.0}{29.16} \approx 6.09 \text{ قدم لكل 100 قدم}$$ (تتغير القيم تغيّرًا طفيفًا حسب التقريب).
الأسئلة الشائعة
ما قيمة C التي ينبغي أن أستخدمها؟ استخدم القيمة التصميمية المناسبة لمادة الأنبوب وعمره؛ وفي أعمال الحماية من الحرائق المتحفظة كثيرًا ما تُعتمد قيمة \(C = 120\) للفولاذ.
هل لدرجة الحرارة تأثير؟ تفترض معادلة هازن-ويليامز ماءً اعتياديًا قرب درجة حرارة 60°F (نحو 15.6°م)، وهي غير صالحة للسوائل الساخنة أو للسوائل غير المائية.
هل تصلح للأنابيب الممتلئة فقط؟ نعم — تنطبق المعادلة على الأنابيب المضغوطة الممتلئة بالكامل، وليس على التدفق بالجاذبية في الأنابيب الممتلئة جزئيًا.
