Что такое калькулятор потери давления Дарси-Вейсбаха?
Этот калькулятор оценивает потерю давления (потерю напора) при движении жидкости по круглой трубе из-за трения о её стенки. В основе расчёта лежит уравнение Дарси-Вейсбаха — наиболее признанная в гидравлике зависимость, применимая как для ламинарного, так и для турбулентного режима течения. Инструмент универсален и работает в системе СИ (метры, килограммы, секунды).
Как пользоваться калькулятором
Введите коэффициент трения Дарси (\(f\)), длину трубы (\(L\)) в метрах, внутренний диаметр (\(D\)) в метрах, плотность жидкости (\(\rho\)) в кг/м³ и среднюю скорость потока (\(v\)) в м/с. Калькулятор выдаст потерю давления в паскалях, килопаскалях и барах, а также эквивалентную потерю напора в метрах.
Разбор формулы
Уравнение Дарси-Вейсбаха выглядит так: $$\Delta P = \text{f} \cdot \frac{\text{L}}{\text{D}} \cdot \frac{1}{2}\, \rho\, \text{v}^{2}$$ Коэффициент трения \(f\) учитывает совокупное влияние шероховатости стенок трубы и числа Рейнольдса (его можно найти по диаграмме Муди или рассчитать по уравнению Колбрука). Член \(\frac{1}{2}\rho v^{2}\) представляет собой динамическое давление потока. Потерю напора получают, разделив \(\Delta P\) на \(\rho g\), где \(g = 9{,}80665\ \text{м/с}^2\).
Пример расчёта
При \(f = 0{,}02\), \(L = 100\) м, \(D = 0{,}1\) м, \(\rho = 1000\) кг/м³ и \(v = 2\) м/с: $$\Delta P = 0{,}02 \times \frac{100}{0{,}1} \times 0{,}5 \times 1000 \times 2^{2} = 0{,}02 \times 1000 \times 0{,}5 \times 1000 \times 4 = 40\,000\ \text{Па} = 40\ \text{кПа} = 0{,}4\ \text{бар}$$ Потеря напора составит \(40000 / (1000 \times 9{,}80665) \approx 4{,}08\) м.
Часто задаваемые вопросы
Где взять коэффициент трения? Для ламинарного течения (Re < 2300) \(f = 64/Re\). Для турбулентного режима используйте диаграмму Муди или уравнение Колбрука-Уайта, исходя из относительной шероховатости и числа Рейнольдса.
Учитываются ли местные потери? Нет. Это уравнение даёт только основные потери (на трение) по длине прямого участка трубы. Местные потери на фитингах, клапанах и поворотах нужно учитывать отдельно.
Почему скорость возводится в квадрат? Потери давления на трение зависят от кинетической энергии потока, которая пропорциональна \(v^{2}\). Поэтому удвоение скорости увеличивает потери примерно в четыре раза.
