أداة هندسية مجانية
حاسبة انخفاض ضغط الأنابيب
معادلة دارسي-وايزباخ مع معامل احتكاك كولبروك-وايت التكراري. تدعم التدفق الصفائحي/المضطرب، وإعدادات مسبقة لخشونة الأنابيب، وفقدان طفيف من الوصلات.
نتائج
معادلة دارسي-ويسباخ
المعادلة الأساسية لانخفاض الضغط الناتج عن الاحتكاك في الأنابيب:
- f — معامل احتكاك دارسي (بدون وحدة)
- ل — طول الأنبوب (م)
- D — القطر الداخلي للأنبوب (م)
- ρ — كثافة السائل (كجم/م³)
- الخامس — متوسط سرعة التدفق (م/ث)
معادلة كولبروك-وايت (التدفق المضطرب)
بالنسبة للتدفق المضطرب (Re > 4000)، يتم إيجاد معامل الاحتكاك بشكل تكراري:
تستخدم هذه الآلة الحاسبة طريقة نيوتن-رافسون التكرارية (50 تكرارًا) للحصول على نتائج دقيقة تتطابق مع مخطط مودي.
التدفق الصفائحي
بالنسبة لـ Re < 2300 (التدفق الصفائحي)، يكون معامل الاحتكاك ببساطة:
خسائر طفيفة
تُضيف التركيبات والصمامات والمرفقات والمكونات الأخرى انخفاضًا إضافيًا في الضغط يتم التعبير عنه من خلال عوامل K:
| تركيب | عامل K | تركيب | عامل K |
|---|---|---|---|
| كوع بزاوية 90 درجة (قياسي) | 0.9 | كوع بزاوية 45 درجة | 0.4 |
| تي (عبر) | 0.4 | تي (فرع) | 1.8 |
| صمام بوابة (مفتوح بالكامل) | 0.15 | صمام كروي (مفتوح بالكامل) | 0.05 |
| صمام عدم الرجوع (متأرجح) | 2.5 | صمام كروي (مفتوح بالكامل) | 10 |
| مدخل الأنبوب (حاد) | 0.5 | مخرج الأنبوب | 1.0 |
| توسع مفاجئ | ~1.0 | انقباض مفاجئ | ~0.5 |
قيم خشونة الأنابيب
| مادة | الخشونة ε (مم) | ملاحظات |
|---|---|---|
| الفولاذ الكربوني | 0.045 | أنبوب تجاري جديد |
| الفولاذ المقاوم للصدأ | 0.015 | لحام أملس |
| نحاس | 0.0015 | الأنابيب المسحوبة |
| البلاستيك (PE، PVC) | 0.0015 | ناعم جداً |
| حديد الزهر | 0.25 | جديد؛ قد يتراوح طول القديم بين 1-3 مم |
| خرطوم هيدروليكي | 0.005 | بطانة داخلية مطاطية |
| أسمنت | 0.3 - 3.0 | يعتمد على نوع التشطيب |
مثال عملي
المعطيات: معدل التدفق = 60 لتر/دقيقة، القطر = 25 مم، الطول = 10 م، أنبوب فولاذي (معامل المرونة = 0.045 مم)، لزوجة الزيت = 32 سنتي ستوك، الكثافة = 870 كجم/م³
v = 4 × 0.001 / (π × 0.025²) = 2.037 م/ث
إعادة = 2.037 × 0.025 × 0.025 / (32 × 10-⁶) = 1,592 → رقائقي
f = 64 / 1592 = 0.04020
δp = 0.04020 × (10/0.025) × 870 × 2.037² / 2 = 29,045 باسكال = 0.290 بار
⚠️ ملاحظة: في منطقة الانتقال (Re 2300–4000)، يتم حساب معامل الاحتكاك بالتقريب. قد يتأرجح التدفق الحقيقي بين التدفق الصفائحي والتدفق المضطرب. تجنب تصميم الأنظمة للعمل في هذه المنطقة.
The Darcy-Weisbach equation calculates friction pressure drop in pipes: ΔP = f × (L/D) × ρv²/2. It applies to both laminar and turbulent flow — only the friction factor f changes.
It is more accurate and versatile than Hazen-Williams (which only works for water in turbulent flow).
The Colebrook-White equation is implicit — f appears on both sides — so it must be solved iteratively:
1/√f = -2 log₁₀(ε/3.7D + 2.51/(Re√f))
This calculator uses 50 iterations starting from the Swamee-Jain approximation, achieving accuracy better than 0.01%.
Common roughness values (ε):
- Steel: 0.045 mm (new commercial)
- Stainless: 0.015 mm (smooth welded)
- Copper/plastic: 0.0015 mm (very smooth)
- Cast iron: 0.25 mm (new); aged pipes can be 1–3 mm
- Hydraulic hose: 0.005 mm
For aged or corroded pipes, increase roughness by 2–10×.
Each fitting has a K-factor. Sum all K-factors for your system and enter the total in the ΣK field. The minor loss is: ΔP = ΣK × ρv²/2.
Example: A system with two 90° elbows (K=0.9 each), one tee branch (K=1.8), and one check valve (K=2.5): ΣK = 0.9 + 0.9 + 1.8 + 2.5 = 6.1.
Rules of thumb:
- Hydraulic pressure lines: 3–5 bar per 10 m is common
- Hydraulic return lines: 0.5–1 bar per 10 m
- Water supply: 0.1–0.3 bar per 100 m of pipe
- Total system ΔP must not exceed available pump pressure
الإجراءات الموصوفة في هذه الصفحة طوّرها واختبرها ميدانيًا فريق Vibromera باستخدام Balanset-1A، وهو موازن محمول ثنائي القناة ومحلل اهتزاز لموازنة الدوارات في الموقع.
أجهزة وبرامج موازنة ميدانية احترافية. تُستخدم في أكثر من 50 دولة.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko مهندس تحليل اهتزازات ومؤسس شركة Vibromera ورئيسها التنفيذي. منذ أكثر من 15 عامًا يوازن المعدات الدوارة في الموقع لا على منصة اختبار: آلات التقطيع، والمراوح الصناعية، والكسارات، وأجهزة الطرد المركزي، والأعمدة، ومغازل التشغيل. من هذا العمل وُلدت أجهزة Balanset — فقد صُممت كأداة يستطيع الأخصائي حملها إلى الآلة واستخدامها بمفرده في الموقع، لا كمعدات مختبرية. تأسست Vibromera عام 2017، ومقرها منذ عام 2023 في بورتو بالبرتغال. هنا يجري تطوير سلسلة Balanset وتجميعها ودعمها. الجهاز الرئيسي هو Balanset-1A، وهو محلل محمول للموازنة في مستوى واحد ومستويين ولتشخيص الاهتزازات. يشارك Nikolai شخصيًا في دعم العملاء، وفي معالجة حالات الموازنة الصعبة، وفي تطوير البرنامج. وهو يعمل مع عملاء في جميع أنحاء العالم، وبأي لغة.
