افت فشار
افت فشار (به انگلیسی: Pressure Drop) که در فیزیک به اختصار «dP» یا «ΔP" نشان داده می شود،[۱] به عنوان تفاوت در فشار کل بین دو نقطه از یک شبکه حامل سیال تعریف میشود. افت فشار زمانی رخ میدهد که نیروهای اصطکاکی، ناشی از مقاومت در برابر جریان، بر یک سیال هنگام عبور از یک مجرا (مانند یک کانال، لوله یا تیوب) اثر میگذارند. این اصطکاک بخشی از انرژی هیدرولیکی سیال را به انرژی حرارتی (یعنی انرژی درونی) تبدیل میکند. از آنجا که انرژی حرارتی نمیتواند دوباره به انرژی هیدرولیکی تبدیل شود، سیال طبق قانون پایستگی انرژی دچار افت فشار میشود.[۲]
عوامل اصلی تعیینکننده مقاومت در برابر جریان سیال، سرعت سیال در لوله و گرانروی سیال هستند. افت فشار به صورت متناسب با نیروهای برشی اصطکاکی در شبکه لولهکشی افزایش مییابد. یک شبکه لولهکشی که دارای درجه زبری سطح نسبی بالایی است و همچنین شامل اتصالات متعدد، همگرایی، واگرایی، پیچها و سایر ویژگیهای فیزیکی است، بر افت فشار تأثیر خواهد گذاشت. سرعت جریان بالا یا گرانروی زیاد سیال منجر به افت فشار بیشتری در یک بخش از لوله، شیر یا زانویی میشود. سرعت پایین، افت فشار کمتری (یا هیچ) را در پی خواهد داشت. سیال همچنین میتواند دوفازی باشد، مانند انتقال پنوماتیک که شامل گاز و جامد است؛ در این حالت، اصطکاک ذرات جامد نیز باید برای محاسبه افت فشار در نظر گرفته شود.[۳]
کاربردها
سیال در یک سیستم، با فرض وجود مسیر، همیشه از ناحیهای با فشار بالاتر به ناحیهای با فشار پایینتر جریان مییابد.[۴] در شرایط برابر، افت فشار بیشتر منجر به جریان بالاتری میشود (به جز در موارد جریان مسدود شده).[۵]
افت فشار یک سیستم معین، مقدار انرژی لازم برای انتقال سیال در آن سیستم را تعیین میکند. برای مثال، ممکن است برای انتقال مقدار مشخصی آب از طریق لولههایی با قطر کمتر (که سرعت و در نتیجه افت فشار بالاتری دارند) به پمپ بزرگتری در مقایسه با سیستمی با لولههایی با قطر بزرگتر (با سرعت و افت فشار کمتر) نیاز باشد.[۶]
محاسبه افت فشار
افت فشار با توان پنجم قطر لوله رابطه معکوس دارد.[۷] برای مثال، نصف کردن قطر یک لوله، با فرض ثابت بودن جریان، افت فشار را به ضریب افزایش میدهد (مثلاً از ۲ پوند بر اینچ مربع به ۶۴ پوند بر اینچ مربع).
افت فشار در لولهکشی با طول لوله نسبت مستقیم دارد—برای مثال، لولهای با دو برابر طول، در نرخ جریان یکسان، دو برابر افت فشار خواهد داشت.[۸] اتصالات لولهکشی (مانند زانوییها و سهراهیها) معمولاً افت فشار بیشتری نسبت به لوله مستقیم ایجاد میکنند. از این رو، روابط متعددی برای محاسبه طول معادل اتصالات توسعه یافته است.[۹]
برخی شیرها با یک ضریب جریان مرتبط، که معمولاً با Cv یا Kv شناخته میشود، عرضه میگردند. ضریب جریان، افت فشار، نرخ جریان و وزن مخصوص را برای یک شیر معین به هم مرتبط میکند.[۱۰]
محاسبات تجربی زیادی برای محاسبه افت فشار وجود دارد، از جمله:
- معادله دارسی-وایسباخ، برای محاسبه افت فشار در یک لوله
- معادله هاگن-پوازی
جستارهای وابسته
- ΔP
- افت هد
منابع
- ↑ "Differential pressure (dp or dP)". US Nuclear Regulatory Commission. Retrieved 30 December 2022.
- ↑ Hardee, Ray (13 April 2015). "Calculating Head Loss in a Pipeline". Pumps and Systems.
- ↑ "Pneumatic transport pressure drop calculation - dilute phase - PowderProcess.net". www.powderprocess.net.
- ↑ "Q: Is It Really Caused by the Bernoulli Effect?". National Science Teaching Association. Retrieved 30 December 2022.
- ↑ Andrews, Kyle. "Gas Pressure Drop: 9 Things Producers Need to Know". Kimray Inc. Retrieved 30 December 2022.
- ↑ "WHAT IS PRESSURE DROP AND HOW DOES IT AFFECT YOUR PROCESSING SYSTEM?". CSI Designs. Retrieved 30 December 2022.
- ↑ "Flow in pipes Pipe diameter, Bernoulli equation, pressure drop, friction factor". Pipeflowcalculations.com. Retrieved 30 December 2022.
- ↑ "Pressure Loss in Pipe". Neutrium. Retrieved 30 December 2022.
- ↑ "Pressure Loss from Fittings - Equivalent Length Method". Neutrium. Retrieved 30 December 2022.
- ↑ "Valve Sizing Technical Bulletin" (PDF). Swagelok. Retrieved 30 December 2022.
پیوند به بیرون
- بایگانیشده در ۲۰۱۸-۱۰-۰۴ توسط Wayback Machine
