Mar is eol dúinn go léir, is substaintí soladacha iad píopaí, agus is sreabhach é uisce a fhéadfaidh sreabhadh go héasca. Má tá an t-uisce taobh istigh den phíobán ag sileadh, ní mór cuid den fhuinneamh a thiontú go fuinneamh teasa agus "a chaitheamh", is é sin, cuid den bhrú uisce (nó ar a dtugtar ceann) caillte. Is léiriú é seo ar rudaí oibiachtúla agus is dlí dosheachanta é maidir le gluaiseacht sreafa uisce. De ghnáth, tugaimid "caillteanas fuinnimh" (nó "caillteanas hiodrálach", "caillteanas ceann") ar an bhfeiniméan seo de chlaochlú fuinnimh. Déantar é a ríomh i méadair.
Caidéal
Cé chomh suntasach is atá an tionchar atá ag friotaíocht píblíne ar cheann?
Tá roinnt úsáideoirí tar éis a thomhas, cé go bhfuil an fad ingearach ón taiscumar nó ón túr uisce go dtí an dromchla foinse uisce fós beagán níos lú ná ceann an chaidéil, tá an toirt uisce fós beag nó ní féidir uisce a phumpáil. Is é an chúis choitianta ná go bhfuil an phíblíne ró-fhada agus go bhfuil go leor bends sa phíobán uisce, rud a fhágann go gcailltear friotaíocht iomarcach ar an sreabhadh uisce sa phíblíne. Go ginearálta, tá friotaíocht níos mó ag bend 90 céim ná bend 120 céim. Tá caillteanas friotaíochta gach bend 90 céim thart ar 0.5-1 méadar, agus is féidir le friotaíocht gach 20 méadar de phíblíne a bheith ina chúis le caillteanas de thart ar 1 méadar sa cheann. Ina theannta sin, athraíonn roinnt úsáideoirí go randamach trastomhais píopaí píopaí inlet agus asraon na caidéil, a bhfuil tionchar áirithe aige freisin ar an gceann. Mar sin, cé mhéad a dhéanann an friotaíocht píblíne difear don cheann? Next, a ligean ar breathnú ar an tábla thíos.
An dtuigeann tú na cúiseanna atá leis an gcaillteanas uisce de bharr sreabhadh an uisce sa phíobán? Ceist 1: Tá sé mar gheall ar éifeacht bhac na ballaí píopa garbh.
2. Is é an ghluaiseacht choibhneasta idir sraitheanna éagsúla de shreabhadh uisce é. 3. Is é an vortex atá déanta ag an athrú tapa áitiúil ar shreabhadh uisce taobh istigh de na feistis píopa. Tá dhá chuid i gcaillteanas hiodrálach an phíblíne (líonra): an caillteanas ar feadh an phíblíne agus an caillteanas áitiúil. San innealtóireacht, ní mór dúinn cainníocht an chaillteanais seo a ríomh agus a fhios againn chun an caidéal a roghnú i gceart agus an ceann caidéil riachtanach a chinneadh.
Is é an caillteanas píblíne ar feadh an chosáin sreafa iomlán ná an fhriotaíocht frithchuimilte a tharlaíonn ar feadh an phróisis sreafa ar fad. Baineann sé le fachtóirí cosúil le roughness balla píopa, fad píopa, trastomhas píopa, agus treoluas sreafa. Bunaithe ar phrionsabail na hiodrálaic, is féidir a gcaidreamh a bhunú.
Tá an caillteanas ar feadh an phíblíne comhréireach go díreach leis an gcomhéifeacht frithchuimilte ar feadh an phíblíne a bhaineann le garbh an bhalla píopa. Tá garbh difriúil ag ábhair phíobáin éagsúla, agus tá píopaí iarann teilgthe sách garbh, agus mar sin tá an comhéifeacht frithchuimilte ar feadh an phíblíne níos mó; tá píopaí plaisteacha sách réidh, agus mar sin tá an comhéifeacht frithchuimilte ar feadh an phíblíne níos lú. Tá sé comhréireach freisin le fad an phíobáin; comhréireach inbhéartach leis an trastomhas píopa. Is é sin le rá, nuair a bhíonn an ráta sreafa seasmhach, is lú an trastomhas píopa agus an treoluas sreafa níos tapúla, is mó an caillteanas feadh na píblíne; tá sé comhréireach go díreach freisin le luach cearnach an treoluas sreafa. Ar ndóigh, tá an ríomh sách casta. Is féidir modh simplí a úsáid chun meastachán a dhéanamh.
Tarlaíonn caillteanais áitiúla i bpíblínte nuair a shreabhann uisce trí fheistis cosúil le comhlaí bun, comhlaí, uillinn, agus laghdaitheoirí sa phíblíne. Mar gheall ar na feistí áitiúla, athraíonn an patrún sreafa; athraíonn treo agus luas an tsreafa freisin, agus feictear vortices le linn an tsreafa, rud a fhágann go imbhuaileann an t-uisce agus go mbíonn tionchar aige ar a chéile. Tugtar caillteanas áitiúil ar an gcineál seo caillteanais hiodrálach de bharr frithsheasmhachta áitiúil.
Tá méid an chaillteanais áitiúil comhréireach go díreach le cearnóg an treoluas sreafa uisce a théann trí na feistis píopa, agus baineann sé freisin le cruth agus cainníocht na bhfeisteas. Má athraíonn cruth trasghearrtha an fheistis go suntasach agus go bhfuil líon mór feistis ann, beidh an caillteanas áitiúil níos mó. Nuair a bheidh an scéim leagan amach píblíne cinnte, ní mór an ceann caillteanais píblíne a ríomh ag baint úsáide as an modh ríofa, agus ansin ba cheart ceann dearaidh an stáisiúin phumpála a chinneadh. Ní féidir ach ansin an roghnú caidéil a dhéanamh. Mar sin féin, tá an nós imeachta ríofa sách casta. Ar mhaithe le simplíocht, is féidir na sonraí ríofa a thiomsú i dtábla le haghaidh tagartha tapa. Ina theannta sin, is féidir meastachán garbh a dhéanamh: tá an ceann caillteanais comhionann le 30% go 50% den airde ardaithe uisce tír-raon iarbhír (tomhais). Le haghaidh trastomhais píopa níos lú agus píblínte níos giorra, ba cheart luach níos mó a ghlacadh; le haghaidh trastomhais píopa níos mó agus píblínte níos faide, ba cheart luach níos lú a ghlacadh.
Is féidir caillteanas iomlán an phíblíne feadh an bhealaigh agus caillteanais áitiúla a ríomh trí úsáid a bhaint as bogearraí atá ann cheana féin, mar shampla an córas bogearraí roghnóireachta a d'fhorbair Yi Wei, chun an próiseas ríofa a éascú.
Caillteanas brú nuair a shreabhann leacht i bpíopa díreach
Is é an frithchuimilt le linn ghluaiseacht an leacht ba chúis leis an gcaillteanas brú nuair a shreabhann leacht i bpíopa díreach agus tugtar an caillteanas brú cuimilte air. Braitheann sé go príomha ar fhad an phíblíne, an trastomhas istigh, treoluas sreafa an leachta, agus slaodacht an leachta, etc. Athraíonn an caillteanas brú de réir stáit sreafa éagsúla an leachta. I dtarchur hiodrálacha, is é sreabhadh laminach an leachta i bpíobán ciorclach an ceann is coitianta, agus mar sin nuair a bhíonn córas hiodrálach á dhearadh, is minic a bhíonn sé ag iarraidh an sreabhadh leachtach sa phíblíne a choinneáil i stát lannach.
Caillteanas brú feadh chonair sreafa na sreabhán i bpíblínte. Caillteanas brú le linn sreabhadh laminar. I dtarchur hiodrálach, is é sreabhadh laminach an chuid is mó de stát sreafa an leachta. Sa stát seo, is féidir caillteanas brú an leachta a shreabhann trí phíobán díreach a ríomh go teoiriciúil.
Sreabhadh lannach i bpíobán ciorclach (1) Dlí dáilte treoluas an leachta ar thrasghearradh an tsreafa. Mar a thaispeántar san fhigiúr thuas, bogann an leacht ar bhealach laminach i bpíopa ciorclach le trastomhas d. Cuirtear an píopa go cothrománach, agus tógtar sorcóir beag lena ais i gcomhthráth leis an ais píopa taobh istigh den phíopa. Bíodh ga a r agus a fhad a bheith l. Is iad na fórsaí atá ag gníomhú ar an sorcóir beag seo ar feadh treo ais an phíobáin ná: an brú ag an taobh clé p1, an brú ag an deireadh dheis p2, agus an fórsa frithchuimilte ar dhromchla an sorcóra Ff. Ansin is é an chothromóid iarmhéid fórsa:
Ón Cothromóid (2-6), is féidir linn a thabhairt i gcrích:
San fhoirmle: seasann μ do shlaodacht dhinimiciúil. Ós rud é go bhfuil an comhartha contrártha ag an incrimint treoluas du le hincrimint ga dr, cuirtear comhartha diúltach leis san fhoirmle. Ina theannta sin, Δp=p1 - p2. Nuair a chuirtear Δp agus cothromóid (2-45) isteach i gcothromóid (2-44), faighimid:
Is é an bunchuid maidir leis an athróg ná:
Nuair a r=R, u=0. Má chuirtear é seo ina chothromóid (2-47) faightear:
Ansin
Ón bhfoirmle, is féidir a fheiceáil go ndéantar an treoluas sreafa u taobh istigh den phíobán a dháileadh feadh an treo ga de réir dlí parabolic. Tarlaíonn an t-uastreoluas sreafa ar an ais, agus is é a luach ná:
(2) An ráta sreafa sa phíblíne.
Is é an toirt a thaispeántar i bhFíor (b) den teilgeán toirt an leachta a shreabhann tríd an trasghearradh in aghaidh an aonaid ama, is é sin an ráta sreafa. Chun a thoirt a ríomh, is féidir fáinne tanaí ciorclach a bhfuil tiús dr ag ga r air a ghlacadh. Is é ráta sreafa an limistéir annúil seo ná:
Maidir leis an ríomh lárnach, is féidir linn an ráta sreafa q:
(3) Meántreoluas sreafa. Bíodh an meántreoluas sreafa laistigh den phíopa υ
Mar chomparáid, is féidir linn an gaol idir an meánráta sreafa agus an t-uasráta sreafa a fháil:
(4) Caillteanas brú ar feadh an chosáin. Sa stát sreabhadh laminar, is féidir an caillteanas brú ar feadh chonair an leachta a shreabhann trí phíobán díreach a ríomh ag baint úsáide as an bhfoirmle:
Ón gcothromóid, is féidir a fheiceáil, sa stát sreabhadh laminar, go bhfuil caillteanas brú an leachta a shreabhann trí phíobán díreach comhréireach leis an slaodacht dinimiciúil, fad an phíobáin, agus an treoluas sreafa, agus go contrártha comhréireach le cearnach an trastomhas píopa. Agus an caillteanas brú á ríomh go praiticiúil, chun an ríomh a shimpliú, caithfimid μ=υdρ/Re, agus cuir μ=υdρ/Re ina ionad, agus iolraigh an t-uimhreoir agus an t-ainmneoir faoi 2g chun:
San fhoirmle: seasann λ don chomhéifeacht frithchuimilte feadh an chosáin. Is é a luach teoiriciúil ná λ=64/Re, agus go praiticiúil, mar gheall ar fhachtóirí éagsúla, do phíopaí míne miotail, glactar λ=75/Re, agus do phíobáin rubair, glactar le λ=80/Re. I sreabhadh suaite, tá an caillteanas brú de bharr sreabhadh laminar gach cáithnín a bhfuil gluaiseacht aiseach rialta. Níl aon ghluaiseacht cliathánach ann. Ceann de na tréithe tábhachtacha a bhaineann le sreabhadh suaite ná nach mbíonn gluaiseacht aiseach rialta ag cáithníní an leachta a thuilleadh ach ina ionad sin go meascann siad agus go gcuirfidís lena chéile le linn na gluaiseachta. Cruthaíonn an ghluaiseacht thar a bheith neamhrialta seo imbhuailtí idir cáithníní agus cruthaíonn sé vortices, rud a fhágann go gcailltear i bhfad níos mó fuinnimh i sreabhadh suaite ná mar atá i sreabhadh laminach. Mar gheall ar chastacht an fheiniméan sreabhadh suaite, go dtí seo, níor baineadh amach torthaí sásúla trí staidéar a dhéanamh air go hiomlán ag baint úsáide as modhanna teoiriciúla. Dá bhrí sin, úsáidtear turgnaimh fós le haghaidh taighde, arna fhorlíonadh le mínithe teoiriciúla. Mar sin, déantar an caillteanas brú ar shreabhadh leachtach sa stát suaite a ríomh fós ag baint úsáide as an bhfoirmle, agus ní hamháin go mbaineann luach λ le uimhir Reynolds Re ach freisin le garbh an dromchla balla píopa.
2. Caillteanas Brú Áitiúil
Tagraíonn caillteanas brú áitiúil don chaillteanas brú de bharr sreabhadh an leachta a théann trí chalafoirt chomhla, lúbanna, athruithe ar thrasghearradh sreabhadh, etc. Nuair a shreabhann an leacht trí na réimsí seo, mar gheall ar athruithe ar threo agus ar luas an tsreafa leachta, cruthaítear vortices, rud a fhágann go imbhuaileann na cáithníní leachtacha lena chéile, rud a fhágann caillteanas suntasach fuinnimh.
Is féidir an fhoirmle ríomh don chaillteanas brú áitiúil sa chuid a leathnaíodh go tobann a chur in iúl mar seo a leanas:
San fhoirmle: is é an comhéifeacht friotaíochta áitiúil, nach féidir a luach a fháil ach amháin trí dhíorthú teoiriciúil nuair a shreabhann an leacht trí trasghearradh leathnaithe go tobann; ar shlí eile, ní mór é a chinneadh trí thurgnaimh. is é meántreoluas sreafa an leachta, a thagraíonn go ginearálta don treoluas sreafa le sruth den fhriotaíocht áitiúil. Tá caillteanas brú iomlán an chórais píblíne cothrom le suim iomlán na gcaillteanas brú cúrsa agus na gcaillteanas brú áitiúil go léir, is é sin:
