Darcy-Weisbach basınç düşüşü nedir?
Darcy-Weisbach denklemi, bir akışkan boru içinde akarken sürtünmeden kaynaklanan basınç kaybını tahmin etmek için kullanılan standart mühendislik bağıntısıdır. Tutarlı bir birim sistemi kullanıldığı sürece, sıkıştırılamaz tüm Newtonsal akışkanlara (su, yağ, düşük hızlarda hava) evrensel olarak uygulanabilir. SI birimleri (metre, kg/m³, m/s) kullanıldığında sonuç pascal cinsinden çıkar.
Bu hesaplama aracı nasıl kullanılır?
Darcy sürtünme katsayısını (\(f\)), boru uzunluğunu (\(L\)) ve iç çapını (\(D\)) metre cinsinden, akışkan yoğunluğunu (\(\rho\)) kg/m³ olarak ve ortalama akış hızını (\(v\)) m/s cinsinden girin. Araç, basınç düşüşünü pascal, kilopascal ve bar olarak verir.
Sürtünme katsayısının kendisi Reynolds sayısına ve boru pürüzlülüğüne bağlıdır. Laminer akışta bu değer \(64/\text{Re}\)'ye eşittir; türbülanslı akışta \(f\)'yi bulmak için önce Moody diyagramından veya Colebrook denkleminden yararlanın.
Formülün açıklaması
$$\Delta P = f \times \frac{L}{D} \times \frac{\rho v^{2}}{2}$$ Buradaki \(\rho v^{2}/2\) terimi akışın dinamik basıncını ifade eder. Bunu \(L/D\) ile çarpmak, borunun kaç çap boyunda olduğuna göre değeri ölçeklendirir; sürtünme katsayısı \(f\) ise akışın ne kadar pürüzlü ve türbülanslı olduğunu yansıtır.
Çözümlü örnek
Yoğunluğu \(\rho = 1000\ \text{kg/m}^3\) olan suyun, çapı 0,1 m ve uzunluğu 100 m olan bir borudan \(f = 0{,}02\) sürtünme katsayısıyla 2 m/s hızla aktığını düşünelim: $$\Delta P = 0{,}02 \times \frac{100}{0{,}1} \times \frac{1000 \times 2^{2}}{2} = 0{,}02 \times 1000 \times 2000 = 40\,000\ \text{Pa} = 40\ \text{kPa} = 0{,}4\ \text{bar}$$
Sıkça Sorulan Sorular
Sürtünme katsayısını nereden bulurum? Reynolds sayısına ve bağıl pürüzlülüğe dayanarak Moody diyagramından veya Colebrook/Swamee-Jain denkleminden bulabilirsiniz.
Hız yerine debi kullanabilir miyim? Hacimsel debi \(Q\)'yu, \(v = Q / A\) bağıntısıyla hıza çevirin; burada \(A = \pi D^{2}/4\) borunun kesit alanıdır.
Bu, sıkıştırılabilir gaz akışı için uygun mu? Yoğunluğun yaklaşık sabit kaldığı düşük Mach sayılarındaki gazlar için işe yarar; yüksek hızlı veya uzun gaz hatları için sıkıştırılabilir bir formülasyon kullanın.
