Calcolatore della Perdita di Carico per Attrito

Il calcolatore della perdita di carico ti aiuta a calcolare la perdita di pressione dovuta all'attrito per una determinata dimensione di tubo e portata volumetrica. La portata del liquido all'interno di tubazioni o condotti è influenzata dall'attrito, proprio come quando si spinge una scatola pesante su una superficie ruvida. La forza di attrito dovuta all'interazione del liquido con le pareti del tubo causa una perdita di carico. Il calcolatore della perdita di carico dei tubi utilizza l'equazione di Hazen-Williams per calcolare la perdita di carico per attrito.

Inoltre, è possibile stimare la perdita di pressione dovuta all'attrito utilizzando il nostro strumento, il che significa che questo calcolatore della perdita di carico può trovare la differenza di pressione in un sistema di tubazioni d'acqua. Esempi comuni di sistemi di tubazioni d'acqua sono l'approvvigionamento in acqua delle cucine, i sistemi di irrigazione sui tetti, l'acqua in una manichetta antincendio e un sistema di tubazioni per riempire le piscine.

L'efficienza e la pressione della portata dell'acqua nei sistemi citati variano a seconda di fattori come l'attrito del materiale di cui è fatta la tubazione. Ogni materiale contribuisce in modo diverso alla perdita di carico, ad esempio la perdita di carico in una manichetta antincendio è diversa da quella nei raccordi. Nelle sezioni successive scopriremo la variazione della perdita di carico a seconda del materiale.

Quando un liquido passa attraverso condotti e tubazioni, la ruvidità delle pareti interne del tubo e la viscosità del liquido influiscono sulla sua portata, causando una perdita di energia o di pressione. Questa perdita di pressione influisce sull'efficienza delle macchine di pompaggio, oltre che sul rendimento all'uscita. Gli ingegneri stimano questa perdita in base al tipo di tubi utilizzati nel sistema per ottenere il flusso d'acqua desiderato.

Esistono diversi modi per calcolare la perdita di carico dovuta all'attrito, come l'equazione di Darcy-Weisbach, la legge di Poiseuille e l'equazione di Hazen-Williams. Ogni calcolo ha i suoi vantaggi e svantaggi: li abbiamo visti in tre calcolatori dedicati: il calcolatore dell'equazione di Darcy-Weisbach 🇺🇸, il calcolatore per la legge di Poiseuille 🇺🇸 e il calcolatore per la portata volumetrica delle tubature. Ad esempio, la legge di Poiseuille utilizza la viscosità dinamica, ma è limitata se la viscosità del liquido è bassa o se il tubo è molto largo, nel caso in cui abbiamo a che fare con un flusso turbolento dovuto a un elevato numero di Reynolds. Scopri di più sugli effetti di questo importante numero sul nostro calcolatore del numero di Reynolds.

Ciò ha portato i ricercatori a orientarsi verso modelli più complessi come l'equazione di Darcy-Weisbach. Tuttavia, nonostante sia universalmente applicabile e altamente precisa, il coefficiente di attrito di questa formula va stimato dal diagramma di Moody, basato anch'esso sul numero di Reynolds, il che non è per niente facile. L'equazione di Hazen-Williams è stata proposta come una versione semplificata per stimare la perdita di carico per attrito nelle tubazioni. Tuttavia, funziona è applicabile solamente all'acqua.

La perdita di carico, $\Delta P$, può essere stimata con la formula empirica della perdita di carico per attrito di Hazen-Williams utilizzando le dimensioni del tubo:

dove:

• $L$ — Lunghezza;
• $D$ — Diametro;
• $Q$ — Portata volumetrica; e
• $C$ — Coefficiente di attrito fluidodinamico.

Per le unità imperiali, la formula si presenta come segue:

Inoltre, la differenza di pressione, $\Delta p$, può essere stimata dalla perdita di carico, $\Delta P$, utilizzando il peso specifico dell'acqua, $W$:

Segui questi passaggi per stimare la perdita di carico per attrito:

1. Inserisci le dimensioni del tubo: il diametro, $D$, e la lunghezza, $L$;

2. Inserisci la portata volumetrica, $Q$;

3. Scegli il materiale di cui è fatto il tubo, e vedrai che il coefficiente di attrito, $C$, verrà inserito automaticamente.

   Se non trovi il materiale desiderato, seleziona Materiale personalizzato nell'elenco a tendina e inserisci un coefficiente di attrito a piacere; infine

4. Il calcolatore della perdita di carico dei tubi ti comunicherà la perdita di carico del tuo sistema di tubi.

Ricorda che puoi sempre giocare con i diversi tipi di materiali, lasciando le dimensioni invariate, per paragonare la perdita di carico per attrito e pressione che essi provocano. Potrai vedere un esempio nel paragrafo seguente.

Calcoliamo la perdita di pressione dovuta all'attrito in un tubo di rame con diametro $250\ \mathrm{mm}$ e lunghezza $10\ \mathrm{m}$ per una portata volumetrica uguale a $0,\!5\ \mathrm{m^3/s}$. Il peso specifico dell'acqua, $W$, è uguale a $9810\ \mathrm{N/m^3}$.

Ecco i nostri dati:

• $D = 250\ \mathrm{mm} = 0,\!25\ \mathrm{m}$
• $L = 10\ \mathrm{m}$
• $Q = 0,\!5\ \mathrm{m^3/s}$

Sapendo che il coefficiente di attrito del rame è pari a $C = 135$, possiamo determinare che:

La differenza di pressione, $\Delta p$, può essere determinata come segue:

Questo implica che la differenza di pressione tra i due punti del tubo è uguale à $0,\!28\ \mathrm{bar}$. Ora facciamo un confronto con un tubo di materiale diverso, ad esempio un tubo in fibra di vetro.

La fibra di vetro ha un coefficiente di attrito pari a $C = 150$. Pertanto, possiamo calcolare che:

e la differenza di pressione, $\Delta p$, può essere stimata come segue:

Abbiamo osservato che la perdita di carico dovuta all'attrito è più alta nei tubi fatti di rame rispetto a quelli in fibra di vetro.