ตัวอย่างการคำนวณนี้แสดงวิธีการคำนวณความเร็วการไหลและการสูญเสียเฮดจากความเสียดทานสำหรับการไหลของน้ำในท่อเหล็กมาตรฐาน โดยใช้สมการดาร์ซี-ไวส์บาค (Darcy-Weisbach)
เราจะใช้ขนาดของท่ออ้างอิงโดยตรงจากฐานข้อมูลมาตรฐาน ASME B36.10M-2022 แทนที่จะสมมติขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในขึ้นมาเอง
จงคำนวณความเร็วการไหล แฟคเตอร์ความเสียดทานดาร์ซี (f) และการสูญเสียเฮดจากความเสียดทาน สำหรับน้ำที่ไหลผ่านท่อเหล็กคาร์บอนขนาด NPS 4 Schedule 40 ความยาว 100 เมตร ด้วยอัตราการไหล 0.015 ลบ.ม./วินาที โดยกำหนดให้ความหนืดจลน์ (ν) ของน้ำเท่ากับ 1.004×10⁻⁶ m²/s และความขรุขระสัมบูรณ์ (ε) ของท่อเท่ากับ 0.045 mm
หมายเหตุ: ไม่มีการคำนวณ Total Dynamic Head (TDH) ในตัวอย่างนี้ เนื่องจากสมการมาตรฐานสำหรับ TDH ยังไม่ได้รับการอนุมัติในระบบ Formula Registry
ค่ามาตรฐานที่ใช้กับ Darcy-Weisbach / Colebrook-White / Moody Chart สำหรับท่อใหม่และสะอาด
| วัสดุท่อ | ε (mm) |
|---|---|
| เหล็กคาร์บอน/เหล็กดำ (Commercial Steel) | 0.045-0.046 |
| สเตนเลส | 0.015 |
| เหล็กชุบสังกะสี (Galvanized) | 0.15 |
| PVC / พลาสติกผิวเรียบ | 0.0015 |
| HDPE / PE | 0.007 |
| เหล็กหล่อ (Cast Iron) | 0.26 |
เราสามารถคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ NPS 4 Schedule 40 ได้จากขนาดมาตรฐาน (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก และความหนา):
หน้าตัดท่อกลม
จากค่าเลขเรย์โนลด์ () พบว่าการไหลอยู่ในสถานะ
เกณฑ์การพิจารณาสถานะการไหลในท่อกลม:
- การไหลแบบราบเรียบ (Laminar Flow):
- ช่วงเปลี่ยนผ่าน (Transitional Flow):
- การไหลแบบปั่นป่วน (Turbulent Flow):
ใช้สมการหาค่าแฟคเตอร์ความเสียดทานสำหรับการไหลแบบราบเรียบเท่านั้น:
สำหรับการไหลแบบราบเรียบในท่อกลมเท่านั้น (Re < 2300)
ใช้สมการฮาลันด์ (Haaland Equation) ซึ่งเป็นสมการประมาณค่าแบบชัดแจ้ง (Explicit Approximation) ของสมการโคลบรูก (Colebrook Equation):
หมายเหตุการเลือกสูตรอัตโนมัติ: ระบบจะคำนวณค่า ด้วยสูตรที่ตรงกับ Flow Regime โดยอัตโนมัติ หากอยู่ระหว่างช่วงเปลี่ยนผ่าน (Transitional) จะไม่สามารถระบุสูตรที่ได้รับการอนุมัติได้และผลลัพธ์จะถูกระงับ
ค่าเฮดสูญเสีย เมตร หมายความว่าปั๊มจะต้องสร้างเฮดเพิ่มขึ้นอย่างน้อยเท่านี้ (พลังงานต่อน้ำหนัก) เพื่อเอาชนะแรงเสียดทานในท่อแนวนอนความยาว เมตร เพื่อให้ได้อัตราการไหลที่ต้องการ
สมการประมาณค่าแบบชัดแจ้งสำหรับการไหลแบบปั่นป่วนในท่อกลม
คำนวณการสูญเสียเฮดจากความเสียดทานในการไหลในท่อ