Помпите са в основата на много промишлени и битови системи, но за да работят оптимално, трябва да се знае колко налягане се губи по пътя на водата. В тази статия ще разгледаме какво представляват спадът на налягането и загубите от триене в тръбите и защо са важни при избора на помпа и проектирането на инсталацията.

✅ Вижте още:

Какво представлява спадът на налягането?

Спадът на налягането е намаляването на налягането на флуида, докато той преминава през тръбопроводната система. Зависи от свойствата на флуида, геометрията на тръбите, скоростта на потока и наличието на фитинги, клапани и други препятствия. Отделно от загубите от триене, при подаване на вода нагоре налягането намалява и заради височината – с около 0,1 bar на всеки метър. Помпата трябва да преодолее всички тези загуби и пак да осигури нужния дебит и налягане в точката на потребление.

Фактори, които влияят на спада на налягането

Диаметър на тръбопровода – по-малкият диаметър означава по-висока скорост на водата, по-голямо триене и по-голям спад на налягането.
Дебит – колкото повече вода минава през тръбата, толкова по-висока е скоростта ѝ. При турбулентно течение загубите растат приблизително с квадрата на скоростта – двойно по-голям дебит означава около 3,5–4 пъти по-големи загуби.
Вискозитет на флуида – по-вискозните флуиди (например гликолови разтвори) имат по-големи загуби от триене.
Дължина на тръбопровода – загубите от триене са пропорционални на дължината: двойно по-дълга тръба има двойно по-големи загуби.
Грапавост на тръбите – старите и корозирали тръби имат по-голяма грапавост. При твърда вода отлаганията от котлен камък допълнително стесняват сечението и увеличават загубите.
Фитинги и клапани – колената, тройниците, крановете, филтрите и обратните клапани създават местни съпротивления, които в битовите инсталации често са съизмерими със загубите по самите тръби.

Как действа триенето във водата

Загубата на напор от триене е основната причина за спада на налягането в тръбопроводите. Тя се поражда от вътрешното триене във водата и от взаимодействието ѝ с вътрешната повърхност на тръбата. Част от енергията, която помпата предава на водата, се превръща в топлина, затова налягането намалява по дължината на тръбата.

Изчисляване на спада на налягането

За изчисляване на загубите от триене се използват няколко метода:

Формулата на Дарси–Вайсбах – универсален и точен метод: Δp = λ × (L / D) × (ρ × v² / 2), където λ е коефициентът на триене, L е дължината, D е вътрешният диаметър, ρ е плътността, а v е скоростта на флуида. Коефициентът λ зависи от числото на Рейнолдс и относителната грапавост и се определя по диаграмата на Муди или по формули като тази на Колбрук–Уайт.
Уравнението на Хейзън–Уилямс – емпирична формула, широко използвана във водоснабдяването. Тя е проста, но е предназначена само за вода при обичайни температури и турбулентно течение. Използва емпиричен коефициент C, който зависи от материала и състоянието на тръбата – колкото по-гладка е тръбата, толкова по-висок е C.
Законът на Хаген–Поазьой – точен е само при ламинарно течение (число на Рейнолдс под около 2300). При водата в битовите инсталации течението почти винаги е турбулентно, затова този закон рядко се използва за тях.

За бързи изчисления можете да използвате онлайн калкулатор, например калкулатора за загуби от триене на Omni Calculator, който работи по уравнението на Хейзън–Уилямс.

Избор на помпа

Производителите на помпи предоставят работни криви, които показват връзката между дебита и напора. Като се наложи кривата на системата (загубите в инсталацията при различни дебити) върху кривата на помпата, се намира работната точка – дебитът и напорът, които помпата ще осигури в конкретната инсталация. Удобен безплатен инструмент за подбор е Wilo-Select 5 Online. Практическо ръководство за избор на помпа за дома ще намерите в статията Как да изберете подходящ хидрофор.

Как да намалим загубите в инсталацията

Подходящ диаметър на тръбите – изберете диаметър, при който скоростта на водата не е прекалено висока. Това намалява и загубите, и шума.
По-къс тръбопровод – планирайте трасето възможно най-кратко и директно.
Гладки тръби – пластмасовите и многослойните тръби имат по-малка грапавост от старите стоманени.
По-малко фитинги – избягвайте излишни колена, преходи и арматура.
Поддръжка – почиствайте филтрите и предпазвайте инсталацията от котлен камък, например с омекотител.

Заключение

Спадът на налягането и загубите от триене са ключови фактори при избора на помпа и проектирането на инсталация. Когато ги отчетете правилно, помпата ще работи в оптималната си зона, ще харчи по-малко енергия и ще осигури комфортно налягане във всички точки на потребление.

Често задавани въпроси

Какъв напор трябва да има помпата?

Нужният напор е сбор от три части: височината от помпата до най-високата точка на потребление, загубите от триене в тръбите и арматурата и желаното налягане в тази точка (например 2–3 bar, което е около 20–30 m). Ако не сте сигурни, изпратете ни схема на инсталацията и ще ви помогнем.

Защо налягането е по-слабо на горния етаж?

Заради височината (около 0,1 bar на всеки метър) и загубите по по-дългото трасе. Решението е помпа с достатъчен напор или хидрофор, който поддържа налягането.