เครื่องมือวิศวกรรมฟรี
เครื่องคำนวณการลดลงของแรงดันในท่อ
สมการ Darcy-Weisbach พร้อมค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน Colebrook-White แบบวนซ้ำ รองรับการไหลแบบราบเรียบ/ปั่นป่วน การตั้งค่าความหยาบของท่อ และการสูญเสียเล็กน้อยจากข้อต่อ.
ผลลัพธ์
สมการดาร์ซี-ไวส์บัค
สมการพื้นฐานสำหรับการลดลงของความดันเนื่องจากแรงเสียดทานในท่อ:
- f — ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของดาร์ซี (ไม่มีหน่วย)
- L — ความยาวท่อ (m)
- D — เส้นผ่านศูนย์กลางภายในท่อ (เมตร)
- ρ — ความหนาแน่นของของเหลว (กก./ลบ.ม.)
- v — ความเร็วการไหลเฉลี่ย (เมตร/วินาที)
สมการโคลบรูค-ไวท์ (การไหลแบบปั่นป่วน)
สำหรับการไหลแบบปั่นป่วน (Re > 4000) ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะหาได้โดยวิธีการวนซ้ำ:
เครื่องคำนวณนี้ใช้วิธีการวนซ้ำแบบนิวตัน-ราฟสัน (50 รอบ) เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำตรงกับแผนภาพมูดี้.
การไหลแบบลามินาร์
สำหรับค่า Re < 2300 (การไหลแบบลามินาร์) ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะเป็นดังนี้:
การสูญเสียเล็กน้อย
ข้อต่อ วาล์ว ข้อศอก และส่วนประกอบอื่นๆ ทำให้เกิดการลดลงของแรงดันเพิ่มเติม ซึ่งแสดงออกมาในรูปของค่า K:
| อุปกรณ์ประกอบ | ปัจจัย K | อุปกรณ์ประกอบ | ปัจจัย K |
|---|---|---|---|
| ข้อศอก 90 องศา (แบบมาตรฐาน) | 0.9 | ข้อศอก 45 องศา | 0.4 |
| ที (ผ่าน) | 0.4 | ที (สาขา) | 1.8 |
| วาล์วประตู (เปิดเต็มที่) | 0.15 | วาล์วลูกบอล (เปิดเต็มที่) | 0.05 |
| วาล์วกันกลับ (แบบสวิง) | 2.5 | วาล์วลูกโลก (เปิดเต็มที่) | 10 |
| ทางเข้าท่อ (แหลม) | 0.5 | ทางออกท่อ | 1.0 |
| การขยายตัวอย่างฉับพลัน | ~1.0 | การหดตัวอย่างฉับพลัน | ~0.5 |
ค่าความหยาบผิวของท่อ
| วัสดุ | ความหยาบผิว ε (มม.) | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| เหล็กกล้าคาร์บอน | 0.045 | ท่อเชิงพาณิชย์ใหม่ |
| เหล็กกล้าไร้สนิม | 0.015 | รอยเชื่อมเรียบ |
| ทองแดง | 0.0015 | ท่อรีดดึง |
| พลาสติก (PE, PVC) | 0.0015 | เรียบลื่นมาก |
| เหล็กหล่อ | 0.25 | ของใหม่; ของเก่าอาจมีค่า 1–3 mm |
| สายไฮดรอลิก | 0.005 | ซับในยาง |
| คอนกรีต | 0.3 – 3.0 | ขึ้นอยู่กับการตกแต่ง |
ตัวอย่างการปฏิบัติ
ที่ให้ไว้: Q = 60 ลิตร/นาที, D = 25 มม., L = 10 ม., ท่อเหล็ก (ε = 0.045 มม.), น้ำมัน ν = 32 cSt, ρ = 870 กก./ลบ.ม.
v = 4 × 0.001 / (π × 0.025²) = 2.037 เมตร/วินาที
Re = 2.037 × 0.025 / (32 × 10⁻⁶) = 1,592 → ลามินาร์
f = 64 / 1592 = 0.04020
ΔP = 0.04020 × (10/0.025) × 870 × 2.037² / 2 = 29,045 Pa = 0.290 บาร์
⚠️ หมายเหตุ: ในบริเวณช่วงเปลี่ยนผ่าน (Re 2300–4000) ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะถูกประมาณค่าโดยการสอดแทรก การไหลจริงอาจแกว่งไปมาระหว่างการไหลแบบราบเรียบและการไหลแบบปั่นป่วน ควรหลีกเลี่ยงการออกแบบระบบให้ทำงานในบริเวณนี้.
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
ขั้นตอนที่อธิบายไว้ในหน้านี้ได้รับการพัฒนาและทดสอบภาคสนามโดยทีมงาน Vibromera โดยใช้ Balanset-1A ซึ่งเป็นเครื่องบาลานซ์และเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสองช่องสัญญาณชนิดพกพา สำหรับการบาลานซ์โรเตอร์หน้างาน
อุปกรณ์และซอฟต์แวร์การถ่วงสมดุลภาคสนามระดับมืออาชีพ ใช้งานในกว่า 50 ประเทศ.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko เป็นวิศวกรวิเคราะห์การสั่นสะเทือน และเป็นผู้ก่อตั้งและประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Vibromera กว่า 15 ปีที่เขาถ่วงสมดุลเครื่องจักรหมุนในภาคสนามแทนที่จะทำบนแท่นทดสอบ ได้แก่ มุลเชอร์ พัดลมอุตสาหกรรม เครื่องบด เครื่องหมุนเหวี่ยง เพลา และสปินเดิล งานนี้เองที่ทำให้เกิดเครื่องมือ Balanset — ออกแบบมาให้เป็นเครื่องมือที่ผู้เชี่ยวชาญสามารถถือไปยังเครื่องจักรและใช้งานได้ด้วยตัวคนเดียวหน้างาน ไม่ใช่อุปกรณ์สำหรับห้องปฏิบัติการ Vibromera ก่อตั้งขึ้นในปี 2017 และตั้งฐานอยู่ที่เมืองปอร์ตู ประเทศโปรตุเกส ตั้งแต่ปี 2023 การพัฒนา การประกอบ และการสนับสนุนผลิตภัณฑ์ตระกูล Balanset ทั้งหมดเกิดขึ้นที่นี่ เครื่องมือเรือธงคือ Balanset-1A เครื่องวิเคราะห์แบบพกพาสำหรับการถ่วงสมดุลหนึ่งระนาบและสองระนาบ และสำหรับการวินิจฉัยการสั่นสะเทือน Nikolai มีส่วนร่วมด้วยตนเองในการสนับสนุนลูกค้า ในการแก้ไขงานถ่วงสมดุลที่ยาก และในการพัฒนาซอฟต์แวร์ เขาทำงานกับลูกค้าทั่วโลกในทุกภาษา