Darcy-Weisbach Basınç Düşümü Hesaplama Aracı nedir?
Bu araç, dairesel bir borudan akan akışkanın boru cidarıyla olan sürtünmesi nedeniyle oluşan basınç düşümünü (yük kaybını) tahmin eder. Hesaplamada, hem laminer hem de türbülanslı akış için akışkanlar mekaniğinde en yaygın kabul gören bağıntı olan Darcy-Weisbach denklemi kullanılır. Araç evrenseldir ve SI birim sisteminde (metre, kilogram, saniye) çalışır.
Nasıl kullanılır?
Darcy sürtünme faktörünü (\(f\)), metre cinsinden boru uzunluğunu (\(L\)), metre cinsinden iç çapı (\(D\)), kg/m³ cinsinden akışkan yoğunluğunu (\(\rho\)) ve m/s cinsinden ortalama akış hızını (\(v\)) girin. Hesaplayıcı, basınç düşümünü pascal, kilopascal ve bar olarak, ayrıca metre cinsinden eşdeğer akışkan yük kaybını verir.
Formülün açıklaması
Darcy-Weisbach denklemi şöyledir: $$\Delta P = \text{f} \cdot \frac{\text{L}}{\text{D}} \cdot \frac{1}{2}\, \rho\, \text{v}^{2}$$ Sürtünme faktörü \(f\), boru pürüzlülüğü ile Reynolds sayısının birleşik etkisini yansıtır (Moody diyagramından okunabilir veya Colebrook denkleminden hesaplanabilir). \(\frac{1}{2}\rho v^{2}\) terimi ise akışın dinamik basıncını ifade eder. Yük kaybı, \(\Delta P\) değerinin \(\rho g\)'ye bölünmesiyle bulunur; burada \(g = 9{,}80665\ \text{m/s}^2\)'dir.
Örnek hesaplama
\(f = 0{,}02\), \(L = 100\ \text{m}\), \(D = 0{,}1\ \text{m}\), \(\rho = 1000\ \text{kg/m}^3\) ve \(v = 2\ \text{m/s}\) için: $$\Delta P = 0{,}02 \times \frac{100}{0{,}1} \times 0{,}5 \times 1000 \times 2^{2} = 0{,}02 \times 1000 \times 0{,}5 \times 1000 \times 4 = 40{.}000\ \text{Pa} = 40\ \text{kPa} = 0{,}4\ \text{bar}$$ Yük kaybı ise \(\frac{40000}{1000 \times 9{,}80665} \approx 4{,}08\ \text{m}\) olur.
Sıkça Sorulan Sorular
Sürtünme faktörünü nereden bulurum? Laminer akış için (\(Re < 2300\)) \(f = 64/Re\)'dir. Türbülanslı akışta ise bağıl pürüzlülük ve Reynolds sayısına dayanan bir Moody diyagramı ya da Colebrook-White denklemi kullanılır.
Yerel (lokal) kayıplar buna dahil mi? Hayır. Bu denklem yalnızca düz bir boru boyunca oluşan ana (sürtünme) kaybını verir. Bağlantı elemanları, vanalar ve dirseklerden kaynaklanan yerel kayıpları ayrıca eklemelisiniz.
Hız neden karesi alınarak hesaplanıyor? Sürtünme kaynaklı basınç kaybı, akışın kinetik enerjisiyle orantılıdır; bu enerji de \(v^{2}\) ile değişir. Dolayısıyla hızı iki katına çıkarmak kaybı yaklaşık dört katına çıkarır.
