Інструмент вільного інжинірингу
Калькулятор втрати тиску в трубі
Рівняння Дарсі-Вайсбаха з ітераційним коефіцієнтом тертя Коулбрука-Вайта. Підтримує ламінарний/турбулентний режим потоку, типові значення шорсткості труб і місцеві втрати на фітингах.
Результати
Рівняння Дарсі-Вайсбаха
Фундаментальне рівняння для визначення падіння тиску внаслідок тертя в трубі:
- f — Коефіцієнт тертя Дарсі (безрозмірний)
- L — довжина труби (м)
- D — внутрішній діаметр труби (м)
- ρ — густина рідини (kg/m³)
- v — середня швидкість потоку (м/с)
Рівняння Коулбрука-Вайта (турбулентний потік)
Для турбулентного потоку (Re > 4000) коефіцієнт тертя знаходиться ітераційно:
Цей калькулятор використовує ітераційний метод Ньютона-Рафсона (50 ітерацій) для отримання точних результатів, що відповідають діаграмі Муді.
Ламінарний потік
Для Re < 2300 (ламінарний потік) коефіцієнт тертя розраховується просто:
Незначні втрати
Фітинги, клапани, коліна та інші компоненти додають додаткову втрату тиску, виражену через K-коефіцієнти:
| Примірка | К-фактор | Примірка | К-фактор |
|---|---|---|---|
| Коліно 90° (стандартне) | 0.9 | Коліно 45° | 0.4 |
| Трійник (наскрізний) | 0.4 | Трійник (відгалуження) | 1.8 |
| Засувка (повністю відкрита) | 0.15 | Кульовий кран (повністю відкритий) | 0.05 |
| Зворотний клапан (гойдалка) | 2.5 | Кульовий клапан (повністю відкритий) | 10 |
| Вхід у трубу (гострий) | 0.5 | Вихід труби | 1.0 |
| Раптове розширення | ~1.0 | Раптове скорочення | ~0.5 |
Значення шорсткості труб
| Матеріал | Шорсткість ε (mm) | Примітки |
|---|---|---|
| Вуглецева сталь | 0.045 | Нова комерційна труба |
| Нержавіюча сталь | 0.015 | Гладке зварювання |
| Мідь | 0.0015 | Тягнуті труби |
| Пластик (ПЕ, ПВХ) | 0.0015 | Дуже гладко |
| Чавун | 0.25 | Нові; зістарені можуть бути 1–3 мм |
| Гідравлічний шланг | 0.005 | Гумова внутрішня підкладка |
| Бетон | 0,3 – 3,0 | Залежить від фінішної обробки |
Практичний приклад
Дано: Q = 60 л/хв, D = 25 мм, L = 10 м, сталева труба (ε = 0.045 мм), олива ν = 32 сСт, ρ = 870 кг/м³
v = 4 × 0.001 / (π × 0.025²) = 2.037 m/s
Re = 2,037 × 0,025 / (32 × 10⁻⁶) = 1 592 → Ламінарний
f = 64 / 1592 = 0,04020
ΔP = 0,04020 × (10/0,025) × 870 × 2,037² / 2 = 29 045 Па = 0,290 бар
⚠️ Примітка: У перехідній області (Re 2300–4000) коефіцієнт тертя інтерполюється. Реальний потік може коливатися між ламінарним та турбулентним. Уникайте проектування систем для роботи в цій області.
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
Процедури, описані на цій сторінці, були розроблені та випробувані в польових умовах командою Vibromera за допомогою Balanset-1A — портативного двоканального балансувального пристрою та аналізатора вібрації для балансування роторів на місці експлуатації.
Професійні прилади та програмне забезпечення для балансування в польових умовах. Використовуються в більш ніж 50 країнах.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko — інженер з аналізу вібрації, а також засновник і генеральний директор «Vibromera». Понад 15 років він балансує обертове обладнання в польових умовах, а не на випробувальному стенді: мульчувачі, промислові вентилятори, дробарки, центрифуги, вали та шпинделі. Саме з цієї роботи народилися прилади «Balanset» — вони створювалися як інструмент, який фахівець може принести до машини й використовувати самостійно, на місці, а не як лабораторне обладнання. «Vibromera» заснована у 2017 році, з 2023 року базується в Порту, Португалія. Розробка, складання та підтримка лінійки «Balanset» відбуваються саме тут. Флагманський прилад — «Balanset-1A», портативний аналізатор для одно- та двоплощинного балансування і вібраційної діагностики. Nikolai особисто бере участь у підтримці клієнтів, вирішенні складних випадків балансування та розробці програмного забезпечення. Він працює з клієнтами по всьому світу, будь-якою мовою.
