Eksperymentalna analiza współczynników oporów lokalnych przy przepływie przez wybrane trójniki systemu rur wielowarstwowych

Podczas projektowania otwartych instalacji wodnych, w których występuje przepływ płynów, projektanci mają stosunkowo dużą swobodę przy wykonywaniu obliczeń hydraulicznych. W celu sporządzenia dobrego projektu takiej instalacji należy prawidłowo uwzględnić przede wszystkim dwa istotne parametry:

• Po pierwsze, projektant powinien znać wysokość geometryczną, na jaką wymagane jest podniesienie cieczy. 
• Drugą kwestią jest wyznaczenie strat energii, które wystąpią przy danym wydatku na konkretnych odcinkach obliczeniowych.

Straty te przy przesyle medium wyrażane są najczęściej w postaci spadków ciśnienia na długości przewodów. Ich podstawowym źródłem jest siła tarcia występująca na powierzchni kontaktu wody ze ściankami rur oraz zdolność wody do przenoszenia naprężeń stycznych. Innymi słowy, na straty będą wpływały przede wszystkim siły wynikające bezpośrednio z lepkości cieczy oraz wielkość siły tarcia. Jednak ze względu na stopień skomplikowania równań opisujących zachowanie płynu podczas przepływu nie jest możliwe dokładne określenie tych sił. Na szczęście istnieje wiele metod szacowania strat energii. Możliwy jest także ich pomiar na specjalnym stanowisku w warunkach laboratoryjnych. W szeroko pojętej praktyce inżynierskiej stosuje się głównie proste wzory służące oszacowaniu strat.

Czytaj też: Badanie współczynników oporów miejscowych w trójnikach żeliwnych i PVC >>>

W przypadku strat na długości zarówno projektanci, jak i programy do wspomagania projektowania wykorzystują prosty wzór Darcy–Weisbacha. Głównym problemem podczas jego stosowania okazuje się przyjęcie właściwej wielkości współczynnika oporów liniowych. W zależności od rodzaju ruchu, jaki panuje przy danym wydatku na liczonym odcinku, współczynnik ten będzie zależeć od liczby kryterialnej Reynoldsa lub od chropowatości względnej przewodu.

Powszechnie stosuje się wzory empiryczne, jednak większość z nich wyprowadzana była dla rur stalowych. Pojawia się pytanie, czy mają one również zastosowanie dla obecnie produkowanych rur z tworzyw sztucznych. Jednak nie wszystko można ująć za pomocą współczynnika oporów liniowych. W każdej instalacji stosuje się kształtki, w których pole prędkości płynu jest często dużo bardziej skomplikowane niż w przypadku odcinków prostych.

Literatura

1. Puzyrewski R., Sawicki J., Podstawy mechaniki płynów i hydrauliki, PWN, Warszawa 1987, s. 230–239.
2. Weinerowska K., Laboratorium z mechaniki płynów i hydrauliki, Politechnika Gdańska, Gdańsk 2004, s. 68–73.
3. Kaczmarek M., Wstępne doświadczalne wyznaczanie współczynników oporów na długości dla wybranych rur firmy KAN, Politechnika Gdańska, Gdańsk 2011, s. 48–49.
4. System KAN-therm. Poradnik projektanta i wykonawcy. Straty ciśnienia – tablice, http://pl.kan-therm.com/kan/upload/tablice-poradnik-projektanta-i-wykonawcy.pdf, s. 79, dostęp: 2.02.2017.
5. Walden H., Stasiak J., Mechanika cieczy i gazów w inżynierii sanitarnej, Arkady, Warszawa 1971, s. 250–251.
6. Jeżowiecka-Kabsch K., Szewczyk H., Mechanika płynów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001, s. 278–279.

[opory lokalne w instalacji,opory lokalne kształtek,projektowanie instalacji wodnych,spadki ciśnienia wody w instalacjach,ciśnienie wody w instalacjach,instalacje wodociągowe]