I fluid mekanik , de trykfaldet svarer til dissipation, ved friktion, af den mekaniske energi af en bevægelig væske.
Oftest bruges udtrykket tryktab til at kvantificere tryktabet i et rør, der genereres af friktionen af væsken derpå.
Et trykfald udtrykkes derfor i pascal (ΔP) eller i meter (ΔH). Disse to notationer svarer strengt til forholdet:
med:
ΔP : trykfald i Pascal
ΔH : ækvivalent højdetab i meter (ækvivalent væskesøjlehøjde)
ρ : densitet i [kg / m3]
g : tyngdeacceleration i [m ]
Tryktabligningerne skelner mellem:
For at beregne det samlede trykfald i et kredsløb er det derfor nødvendigt at tilføje de regelmæssige trykfald og det enkelte trykfald:
Når der er friktion , gælder Bernoullis sætning ikke længere, og belastningen er ikke længere konstant i kredsløbet. Dette kaldes trykfald .
Til ukomprimerbare væsker bruger vi derefter det generaliserede Bernoulli-sætning, inklusive et trykfaldsudtryk, der er skrevet:
med
I tilfælde af en ukomprimerbar væske, hvis sektionen af røret er konstant, er hastigheden også konstant. Når højden z pålægges ved installationen af røret, kan det ses, at trykfaldet resulterer i et fald i trykket.
En mere generel relation vil blive skrevet:
eller
De regelmæssige trykfald genereres af friktionen af væsken på rørets indre væg gennem dets passage.
De er afhængige af:
Regelmæssige trykfald beregnes oftest ud fra Darcy-Weisbach-ligningen :
med:
Værdien af koefficienten Λ findes i specifikke diagrammer, kaldet Moody's diagram eller Harpe of Nikuradze, for hver rørkonfiguration. Dette er oftest grafer, der udtrykker værdien af Λ som en funktion af strømmen Reynolds for forskellige værdier af relativ ruhed. Referencearbejdet brugt af hydrauliske ingeniører er "mindet om tryktab ved IE IDEL'CIK". [1]
Ved hjælp af ovenstående enheder er trykfaldet en højde, oftest omdannet til en tilsvarende vandhøjde . Ved at gange denne højde, ligningens højre side med væskens tæthed ρ (i kg / m 3 ) og med , opnår vi det ækvivalente tryk (i Pa eller N / m 2 ). Derfor den generelle formel:
Vi finder den formel, der er citeret i indledningen.
I tilfælde af en Poiseuille-strøm defineres den konventionelle tilnærmelse af friktionskoefficienten ved:
Dette forhold gælder for Reynolds-tal fra 0 til 2300.
Det er muligt at tilpasse denne formel i henhold til rørets form.
Generelt kan friktionskoefficienten bestemmes ved hjælp af Prandtls universelle lov. Dette præsenteres i form af en implicit ligning og er gyldig for en turbulent strømning i en glat kanal (Prandtl-Von Karman, 1934):
For Reynolds-tal fra 4000 til 100.000 kan vi bruge Blasius-korrelationen (1911):
For Reynolds-tal, der spænder fra 2300 til 4000, tilrådes det at tage en gennemsnitsværdi mellem dem, der er angivet i de to formler eller at bruge et kuleramme, for eksempel angivet i mindet om tryktab IE IDEL'CIK oversat fra russisk af fru M. MEURY .
De enkelte trykfald skyldes hovedsageligt rørledningsulykker, det vil sige enhver geometrisk modifikation af røret. Du kan tælle ændringer i retning (albuer, T-beslag), variationer i sektion, ventiler eller vandhaner, måleinstrumenter.
Det singulære trykfald opstår, når der er forstyrrelse af den normale strømning, løsrivelse af væsken fra væggene og dannelsen af hvirvler, hvor der er en ændring i rørets sektion eller retning.
Den anvendte formel er:
med:
ΔP : entalt trykfald i Pascal
Λ : ental trykfaldskoefficient
ρ : væskens tæthed [kg / m3]
v : væskehastighed [m / s]
Hvad angår regelmæssige trykfald, bestemmes værdien af koefficienten using ved hjælp af diagrammer. Der er et kulramme for hver type entalt trykfald. Referenceværket er mindet om tryktab IE IDEL'CIK oversat fra russisk af fru M. MEURY. [1]
Talrige softwareprogrammer gør det muligt at modellere tryktab for alle former for rør og flow. Dette er en endimensionel (1D) simulering: softwaren bruger kun de diagrammer og formler, der er nævnt ovenfor.
For mere komplekse strømme kan 3D digital simulering bruges.