Straty Tarcia | WoodStoveCalc

Spadek ciśnienia.

Jak korzystać z kalkulatora tarcia przewodu spalinowego

Wprowadź prostą długość rury, średnicę wewnętrzną, temperaturę spalin, prędkość gazu, liczbę zakrętów i materiał przewodu spalinowego. Kalkulator podaje spadek ciśnienia według równania Darcy-Weisbacha, ΔP = f × (L/D) × ρv²/2, z gęstością gazu obliczoną z prawa gazu idealnego przy temperaturze spalin: ok. 0,746 kg/m³ przy 200 °C, znacznie lżejszy niż powietrze pokojowe.

Współczynnik tarcia f dostosowuje się do reżimu przepływu. Na podstawie gęstości, prędkości i średnicy narzędzie oblicza liczbę Reynoldsa, następnie stosuje 64/Re dla przepływu laminarnego poniżej Re 2300, przybliżenie Swamee-Jain równania Colebrooka-White'a dla przepływu turbulentnego przy Re 4000 i powyżej oraz liniowe mieszanie przez strefę przejściową. Materiał jest wprowadzany poprzez chropowatość ścianki: wkład ze stali nierdzewnej 0,045 mm, gładka rura stalowa 0,046 mm, rura ocynkowana 0,15 mm, niewyłożone murowanie 3,0 mm.

Zakręty są przeliczane na równoważną prostą długość: każdy zakręt 90 stopni dodaje trzy średnice rury, a każdy zakręt 45 stopni 1,5, więc dwa zakręty 90-stopniowe na rurze 150 mm odpowiadają 0,9 m. Jako przykład: 5 m rury ze stali nierdzewnej transportującej gaz 200 °C przy 2 m/s traci zaledwie ok. 1,65 Pa przez tarcie, podczas gdy ta sama trasa w chropowatym murowieniu kosztuje ok. 2,7 Pa, opór bezpośrednio odliczany od naturalnego ciągu komina.

Najczęstsze pytania dotyczące tarcia przewodu spalinowego

Dlaczego materiał przewodu spalinowego zmienia spadek ciśnienia?

Chropowatość ścianki wpływa na współczynnik tarcia Swamee-Jain poprzez względną chropowatość e/D. Niewyłożone murowanie przy 3,0 mm jest ponad sześćdziesiąt razy chropowatsze niż wkład ze stali nierdzewnej przy 0,045 mm; przy liczbie Reynoldsa przykładu praktycznego, ok. 8 300 na kanale 150 mm, zwiększa to współczynnik tarcia z ok. 0,033 do ok. 0,054, czyli ok. 64 % więcej strat na tej samej trasie.

Jak zakręty są przekształcane w tarcie?

Poprzez metodę równoważnej długości: każdy zakręt 90-stopniowy zachowuje się jak trzy dodatkowe średnice rury prostej i każdy zakręt 45-stopniowy jak 1,5. Na przewodzie spalinowym 150 mm każdy zakręt 90-stopniowy dodaje więc 0,45 m, a każdy zakręt 45-stopniowy 0,225 m przed obliczeniem straty Darcy-Weisbacha, i dlatego para ofsetek 45-stopniowych kosztuje dokładnie tyle samo co pojedynczy zakręt 90-stopniowy w tym modelu.

Czy tarcie przewodu spalinowego jest kiedykolwiek na tyle duże, żeby miało znaczenie?

W krótkim, gładkim, pionowym biegu jest niewielkie: przykład ze stali nierdzewnej na 5 m traci mniej niż 2 Pa, podczas gdy 5-metrowy komin przy temperaturze spalin 200 °C może generować ok. 27 Pa naturalnego ciągu. Ale strata rośnie liniowo z długością i kwadratowo z prędkością, więc długie poziome łączniki, niedowymiarowane średnice, ułożone zakręty lub chropowate wyłożenie murowe mogą pochłonąć znaczącą część dostępnego ciągu.