แรงเสียดทานท่อ | WoodStoveCalc

การสูญเสียแรงดัน

วิธีใช้เครื่องคำนวณแรงเสียดทานท่อปล่องควัน

ป้อนความยาวท่อตรง เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน อุณหภูมิก๊าซปล่อง ความเร็วก๊าซ จำนวนข้อต่อโค้ง และวัสดุท่อปล่องควัน เครื่องคำนวณให้การสูญเสียแรงดันตามสมการ Darcy-Weisbach ΔP = f × (L/D) × ρv²/2 โดยคำนวณความหนาแน่นก๊าซจากกฎก๊าซอุดมคติที่อุณหภูมิก๊าซปล่อง: ประมาณ 0.746 kg/m³ ที่ 200 °C เบากว่าอากาศในห้องมาก

ตัวประกอบแรงเสียดทาน f ปรับตัวตามระบอบการไหล จากความหนาแน่น ความเร็ว และเส้นผ่านศูนย์กลาง เครื่องมือคำนวณเลข Reynolds จากนั้นใช้ 64/Re สำหรับการไหลแบบลามินาร์ต่ำกว่า Re 2300 การประมาณ Swamee-Jain ของสมการ Colebrook-White สำหรับการไหลแบบปั่นป่วนที่ Re 4000 ขึ้นไป และการผสมเชิงเส้นผ่านโซนการเปลี่ยนผ่าน วัสดุป้อนผ่านความขรุขระของผนัง: ซับในสแตนเลส 0.045 มม. ท่อเหล็กเรียบ 0.046 มม. ท่อชุบสังกะสี 0.15 มม. ก่ออิฐไม่มีซับ 3.0 มม.

ข้อต่อโค้งแปลงเป็นความยาวตรงเทียบเท่า: ข้อต่อ 90 องศาแต่ละอันเพิ่มสามเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ และข้อต่อ 45 องศาเพิ่ม 1.5 ดังนั้นข้อต่อ 90 องศาสองอันบนท่อ 150 มม. เทียบเท่า 0.9 ม. ตัวอย่างเช่น: ท่อสแตนเลส 5 ม. ที่ขนส่งก๊าซ 200 °C ที่ 2 m/s สูญเสียเพียงประมาณ 1.65 Pa จากแรงเสียดทาน ในขณะที่เส้นทางเดียวกันในก่ออิฐขรุขระประมาณ 2.7 Pa ซึ่งเป็นความต้านทานที่หักออกโดยตรงจากแรงดูดธรรมชาติของปล่องควัน

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับแรงเสียดทานท่อปล่องควัน

ทำไมวัสดุท่อปล่องควันจึงเปลี่ยนการสูญเสียแรงดัน?

ความขรุขระของผนังส่งผลต่อตัวประกอบแรงเสียดทาน Swamee-Jain ผ่านความขรุขระสัมพัทธ์ e/D ก่ออิฐไม่มีซับที่ 3.0 มม. ขรุขระกว่าซับในสแตนเลสที่ 0.045 มม. มากกว่าหกสิบเท่า ที่เลข Reynolds ของตัวอย่างในทางปฏิบัติ ประมาณ 8,300 บนช่องทาง 150 มม. สิ่งนี้เพิ่มตัวประกอบแรงเสียดทานจากประมาณ 0.033 เป็นประมาณ 0.054 นั่นคือการสูญเสียเพิ่มขึ้นประมาณ 64% บนเส้นทางเดียวกัน

ข้อต่อโค้งแปลงเป็นแรงเสียดทานอย่างไร?

ผ่านวิธีความยาวเทียบเท่า: ข้อต่อ 90 องศาแต่ละอันทำงานเหมือนท่อตรงสามเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มเติม และข้อต่อ 45 องศาแต่ละอัน 1.5 บนช่องปล่องควัน 150 มม. ข้อต่อ 90 องศาแต่ละอันจึงเพิ่ม 0.45 ม. และข้อต่อ 45 องศา 0.225 ม. ก่อนคำนวณการสูญเสีย Darcy-Weisbach ดังนั้นคู่ออฟเซ็ต 45 องศาจึงมีค่าใช้จ่ายเท่ากับข้อต่อ 90 องศาเดียวในโมเดลนี้

แรงเสียดทานท่อปล่องควันมีขนาดใหญ่พอที่จะสำคัญได้ไหม?

ในเส้นทางสั้น เรียบ แนวตั้ง มันน้อยมาก: ตัวอย่างสแตนเลส 5 ม. สูญเสียน้อยกว่า 2 Pa ในขณะที่ปล่องควัน 5 ม. ที่อุณหภูมิก๊าซปล่อง 200 °C สามารถสร้างแรงดูดธรรมชาติประมาณ 27 Pa แต่การสูญเสียเพิ่มขึ้นเชิงเส้นตามความยาวและกำลังสองตามความเร็ว ดังนั้นท่อเชื่อมต่อแนวนอนยาว เส้นผ่านศูนย์กลางไม่เพียงพอ ข้อต่อโค้งซ้อนกัน หรือซับก่ออิฐขรุขระสามารถกัดกร่อนส่วนสำคัญของแรงดูดที่มีอยู่