بسیاری از شما عزیزان، زمانی که با افت فشار آب مواجه می شوید، به دنبال تعویض پمپ و تعمیر آن هستید اما باید بدانید که افت فشار آب، همیشه به معنای خرابی پمپ یا عمکرد نادرست آن نیست بلکه می تواند به دلیل سه راهی ها، زانو ها و سایر اتصالات لوله کشی در سیستم تاسیساتی باشد. لازم ذکر است که اتصالات لوله کشی مانند زانوها، سه راهی ها می توانند مسیر حرکت سیالات مانند آب را تغییر داده و این تغییر مسیر سبب افت فشار آب می شود.
در صورتی که سیستم تاسیساتی، درست و بر اساس قوانین و اصول اجرا شده باشد و همچنین لوله ها و اتصالات کاملا استاندارد باشد، این اتفاق نمی افتد! اما اگر لوله کشی درست انجام شده باشد و طراحی اشتباه باشد یا این که سیستم های تاسیساتی از استانداردهای لازم برخوردار نباشند و در آن ها تغییر مسیر بیش از حد به کار رفته باشد، فشار آب یا سیال افت پیدا خواهد کرد. در این مقاله از وب سایت نیکا صنعت، قصد داریم تا به بررسی تاثیر زانو و اتصالات بر افت فشار آب در لوله کشی بپردازیم و اطلاعاتی را در این خصوص در اختیار شما قرار دهیم. با ما همراه باشید.
زانو و اتصالات چگونه باعث افت فشار آب می شوند؟
با توجه به توضیحاتی که در بخش مقدمه اشاره کرده ایم، این سوال برایتان ایجاد می شود که زانو و اتصالات، چگونه می توانند باعث افت فشار آب شوند؟ در کل اتصالات در سیستم لوله کشی در جریان سیال تغییراتی را ایجاد می کنند که این تغییرات می تواند سبب افت فشار و عملکرد سیستم لوله کشی شود. در واقع اتصالات و زانوها، با تغییرات ذکر شده در زیر (تغییر در مسیر سیال) باعث افت فشار آب خواهند شد:
1) تغییر مسیر در جریان سیال
- زانو و اتصالات سبب تغییر مسیر جریان سیال می شوند و در واقع برای همین موضوع مورد استفاده قرار می گیرند که این تغییر مسیر سبب افت فشار خواهد شد.
- هنگامی که از اتصالاتی مانند زانو استفاده می شود، جریان تغییر خواهد کرد و این تغییر در جریان سیال، باعث ایجاد مواردی مانند آشفتگی، گردابه و اتلاف انرژی می گردد که افت فشار را به همراه خواهد داشت.
2) افزایش در اصطکاک داخلی
- اتصالات در برخی از موارد ممکن است دارای قطر داخلی نامناسب یا برجستگی هایی باشند که افزایش اصطکاک جریان آب را به همراه دارند.
- با برخورد آب به ناهمواری های اتصالات، انرژی آن هدر رفته و افت فشار رخ می دهد.
3) به وجود آمدن تلاطم در جریان سیال
- زمانی که سیال به اتصالات مانند زانوها و سه راهی ها می رسد، جریان آن با تلاطم مواجه خواهد شد.
- تلاطم جریان می تواند فشار را کاهش داده و سیستم را نیز مستهلک کند
- تلاطم سبب ایجاد صدا و لرزش نیز در لوله کشی می شود و این موضوع نشان دهنده طراحی نامناسب در سیستم تاسیساتی و لوله کشی یا اجرای نادرست این سیستم است.
نکات مهم:
- هر سیالی مانند آب، روغن، هوا، گاز یا مواد شیمیایی ، به دلیل سطوح ناهموار دیواره های لوله، و همچنین اتصالات، هنگام عبور از خط لوله با مقاومت اصطکاکی مواجه می شود.
- افت فشار در سیستم لوله کشی، زمانی آغاز می شود که سیال با یک شیر یا یک اتصال لوله مانند زانویی، سه راهی یا کاهنده سرعت برخورد می کند.
- در نتیجه هر تغییر جهت، تغییر ناگهانی مساحت یا انحراف شدید، نوعی تلاطم در جریان رخ می دهد.
- اختلال در جریان منظم سیال، که قبلاً به صورت روان حرکت می کرد، باعث ایجاد گرداب های کوچکی می شود که به دلیل اصطکاک، انرژی تولید و مصرف می کنند و به عنوان اتلاف اصطکاک شناخته می شوند.
- جریان آرام به دلیل جریان های چرخشی به نام میکرو گرداب ها آسیب می بیند.
افت فشار در زانو و اتصالات چگونه محاسبه می شود؟
پیش از آن که به بررسی نحوه محاسبه افت فشار در لوله ها بپردازیم، باید اشاره کنیم که به صورت کلی میزان افت فشار در سیستم های لوله کشی به عوامل مختلفی وابسته است و همیشه به دلیل اتصالات مانند زانو و سه راهی نخواهد بود. از جمله این عوامل می توان به طول لوله، قطر لوله، سرعت جریان سیال، زبری سطح داخلی لوله و در نهایت اتصالات و تغییر مسیر جریان (زانو، سه راهی، شیر آلات، تغییر قطر و …) اشاره داشت.
به منظور محاسبه افت فشار، یک فرمول کلی وجود دارد که این فرمول به شرح زیر است:
hf =f× L/D ×(V*V)/2g
در فرمول مذکور:
- :hf افت هد یا افت فشار
- :f ضریب اصطکاک
- :L طول لوله
- :D قطر داخلی لوله
- :V سرعت جریان سیال
- :g شتاب گرانش
از این فرمول ذکر شده می توان به این نتیجه رسید که افت فشار، به طول لوله، سرعت جریان و قطر لوله وابسته خواهد بود.
شایان ذکر است که در زانویی ها و اتصالات، افت فشار با استفاده از فرمولی بسیار ساده به نام روش ضریب Kمحاسبه می شود. هر شیر یا اتصال دارای یک ضریب مقاومت مختص به خود است که ضریب K نام دارد و مقدار K معمولاً توسط سازندگان ارائه خواهد شد یا با توجه به نوع و اندازه اتصال، از کتاب های مرجع مکانیک سیالات استخراج می‌گردد.
ΔP=k*({ρ*V^2}/2)
در این فرمول؛ ΔP نشان دهنده افت فشار (بر حسب پاسکال)، K ضریب مقاومت، ρ چگالی سیال (بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب) و V سرعت سیال (بر حسب متر بر ثانیه) است.
این فرمول بیانگر یک واقعیت صنعتی آشکار است: افزایش ضریب K یا افزایش سرعت سیال، منجر به افزایش افت فشار (ΔP) می شود. در سیستم‌های لوله‌کشی که بهینه طراحی نشده اند، ضریب K یا سرعت جریان می تواند به مشکل بسیار بزرگی تبدیل شود. در این صورت اگر چه سیال ممکن است با سرعت بالاتری جریان یابد، اما این امر به قیمت هدر رفتن انرژی و افت فشار تمام خواهد شد.
کدام اتصالات بیشترین افت فشار را ایجاد می کنند؟
این که کدام یک از اتصالات می توانند بیشترین افت فشار را ایجاد کنند، به عوامل مختلفی از جمله طراحی سیستم، نوع اتصال به کار رفته، کیفیت اتصال و .. وابسته است. بنابراین همیشه نمی توان اذعان داشت که یک اتصال خاص می تواند سبب ایجاد افت فشار بسیار بالا شود و این موضوع به استفاده از نوع آن اتصال وابسته است. در ادامه به بررسی انواع اتصالات و نحوه قرار گیری آن ها در خصوص ایجاد افت فشار در سیستم های تاسیساتی اشاره خواهیم کرد:
1) زانوها:
- همان گونه که می دانید، یکی از مهم ترین عوامل در ایجاد افت فشار، تغییر جهت ناگهانی جریان در اتصالات است.
- در صورتی که زاویه زانویی گاز تند تر گردد، می تواند باعث افزایش افت فشار، افزایش هدر رفت انرژی، کاهش راندمان سیستم تاسیساتی شود.
2) سه راهی ها
- سه راهی گاز، یکی دیگر از مهم ترین عوامل در افت فشار در سیستم های تاسیساتی هستند.
- هنگامی که جریان سیال در چند مسیر تقسیم می شود، بخشی از انرژی خود را از دست خواهد داد.
- در صورتی که سیستم تاسیساتی و لوله کشی به درستی طراحی نگردد و از سه راهی بیش از اندازه مورد نیاز استفاده شود، می تواند سبب کاهش شدید فشار به خصوص در نقاط انتهایی سیستم گردد.
3) تبدیل ها
- از تبدیل گازها برای تغییر قطر لوله استفاده می شود و در صورتی که تغییر قطر به شکل ناگهانی رخ دهد، جریان سیال با آشفتگی مواجه خواهد شد و این موضوع سبب افت فشار می شود.
- نکته حائز اهمیت این است که استفاده از تبدیل های تدریجی سبب بهبود عملکرد سیستم خواهد شد و تاثیر کمتری بر کاهش فشار آب خواهد گذاشت.
4) شیرآلات و اتصالات کنترلی
- شیرهای فلکه، شیر یک طرفه و سایر تجهیزات کنترلی می توانند در ایجاد افت فشار نقش همی داشته باشند.
- هرچه مسیر عبور آب محدودتر باشد، مقاومت بیشتر خواهد شد.
- حتی نیمه باز بودن شیر می تواند افت فشار قابل توجهی ایجاد کند.
تأثیر تعداد زانوها بر فشار آب
یکی دیگر از سوالات پر تکرار شما عزیزان، این است که تعداد زانو ها چه تاثیری بر فشار آب خواهد داشت؟ به صورت کلی تعداد زانوها باید در حد مجاز باشد و در صورتی که تعداد زانو یا سایر اتصالات بیشتر شود، قطعا با افزایش افت فشار مواجه خواهیم شد. به همین دلیل است که در طراحی سیستم های تاسیساتی و لوله کشی، طراحی مسیرهای ساده و مستقیم بسیار حائز اهمیت است. به خاطر داشته باشید که سیستم های غیر اصولی و غیر استاندارد که دارای تعداد زیادی اتصال غیر ضروری هستند نه تنها باعث افزایش افت فشار می شوند، بلکه در کاهش راندمان سیستم تاسیساتی و شبکه لوله کشی نقش مهمی خواهند داشت.
تأثیر قطر لوله و اتصالات بر افت فشار
یکی دیگر از عوامل بسیار مهم در افت فشار شبکه های لوله کشی، قطر لوله است که این موضوع تاثیر مستقیم بر افت فشار خواهد داشت. استفاده از لوله های باریک سبب افزایش سرعت جریان می شود و در این حالت اتصالات و زانو ها می توانند تاثیر بسزایی بر افزایش افت فشار داشته باشند. در این راستا بسیار مهم است که طراحان و مهندسان، از قطر مناسب و استاندارد لوله در مسیرهای لوله کشی بهره ببرند زیرا استفاده از قطر مناسب می تواند تا حد زیادی اثر منفی اتصالات را کاهش دهد.
تفاوت افت فشار زانویی ۴۵ و ۹۰ درجه
تاثیر زانو و اتصالات بر افت فشار آب در لوله کشی، همان گونه که می دانید، زانوها انواع مختلفی دارند و در زاویه های متفاوت طراحی و تولید می شوند. لازم ذکر است که نوع زاویه زانو، می تواند بر میزان افت فشار تاثیر مستقیم داشته باشد و در ادامه به بررسی افت فشار زانویی 90 درجه و زانویی 45 درجه می پردازیم:
1) زانویی 90 درجه
- از جمله پر کاربردترین اتصالات لوله کشی، زانویی 90 درجه می باشد.
- زانویی 90 درجه بیشترین تاثیر را نیز بر افت فشار آب دارد.
- این زانویی با تغییر ناگهانی جهت جریان سبب افزایش مقاومت موضعی خواهد شد که افت فشار را به همراه دارد.
- در سیستم های لوله کشی که فشار سیال مانند آب حائز اهمیت است، استفاده بیش از حد و مکرر از زانوهای ۹۰ درجه می تواند عملکرد کل شبکه را مختل نماید.
- طراحان سیستم های تاسیساتی و مهندسان همیشه به دنبال این هستند که تعداد زانویی 90 درجه را در سیستم لوله کشی کاهش داده و تنها در صورت نیاز از آن استفاده کنند.
2) زانویی 45 درجه
- زانویی 45 درجه در مقایسه با زانویی 90 درجه، افت فشار کمتری را در سیستم یا شبکه لوله کشی ایجاد خواهد کرد.
- در زانویی 45 درجه، تغییر جهت جریان به شکل ملایم تر انجام می شود.
- در بسیاری از پروژه های بزرگ که طراحان حرفه ای سیستم یا شبکه لوله کشی را طراحی می کنند، به جای یک زانوی ۹۰ درجه از دو زانوی ۴۵ درجه استفاده می شود
- استفاده از این زانویی باعث می شود تا جریان آب نرم تر حرکت کند و انرژی کمتری از دست برود.
چگونه افت فشار در لوله کشی را کاهش دهیم؟
تاثیر زانو و اتصالات بر افت فشار آب در لوله کشی، همان گونه که می دانید، اتصالات شامل موارد مختلفی از جمله انواع زانویی ها، سه راهی ها، شیرها و … می باشند و برای تغییر مسیر جریان مورد استفاده قرار می گیرند. به صورت کلی هر اتصال در سیستم لوله کشی به عنوان نقطه ای برای تغییر مسیر جریان در نظر گرفته می شود و طراحی آن ها و استفاده از اتصالات مناسب، می تواند از افت فشار جلوگیری نماید. در غیر این صورت افت فشار عملکرد سیستم های لوله کشی را مختل خواهد کرد. به خاطر داشته باشید که در اتصالات نامناسب و همچنین بی کیفیت که سطح داخلی خشن است و زاویه های تند دارند، سبب ایجاد گردابه در مسیر آب یا سیال می شود و همین موضوع سبب کاهش انرژی جنبشی و هدر رفت انرژی جریان خواهد شد. برای جلوگیری از افت فشار در لوله کشی ها به دلیل اتصالات راهکارهایی وجود دارد که می توان از آن ها بهره برد. این راهکارها به شرح زیر است:
- طراحی مناسب سیستم لوله کشی و استفاده از اتصالات مناسب
- استفاده از اتصالات در تعداد مجاز و استاندارد
- بهره گیری از اتصالات با شعاع مناسب و البته متریال درست ( سبب می شود که مسیر جریان آب روان و بدون تلاطم باشد)
- اجرای صحیح اتصالات و استفاده از چسب ها و واشرهای با کیفیت
- جلوگیری از نشت سیستم لوله کشی
نکات انتخاب اتصالات برای کاهش افت فشار
در خرید و انتخاب اتصالات گازی برای کاهش افت فشار، باید دقت بالایی داشته باشید زیرا نوع اتصال خریداری شده و کیفیت آن می تواند بسیار موثر باشد. از جمله نکات مهم در این خصوص می توان به موارد زیر اشاره داشت:
- توجه به استانداردهای ملی و بین المللی در خرید محصول و برخورداری از آن ها
- استفاده از محصولات و اتصالات با کیفیت و با برند مناسب
- توجه به مقاومت فشاری و حرارتی مناسب اتصالات مورد نظر
- توجه به سطح داخلی اتصالات و نداشتن خراش و پوسته پوسته بودن آن
- توجه به ضمانت نامه های محصول که توسط برندها ارائه می گردد.
سخن پایانی
در این مطلب از وب سایت نیکا صنعت سعی کردیم تا به بررسی تاثیر زانو و اتصالات بر افت فشار آب در لوله کشی بپردازیم و اطلاعاتی را در این خصوص در اختیار شما عزیزان قرار دهیم. برای خرید اتصالات و کسب اطلاعات بیشتر درباره سیستم های لوله کشی، به وب سایت ما مراجعه کرده و با کارشناسان و مشاوران در این خصوص مشورت فرمایید.
سوالات متداول
در صورتی که افت فشار به دلیل اتصالات باشد، چگونه می توان آن را بر طرف کرد؟
بسیار مهم است که از متخصصان کمک بگیرید و جایگزینی اتصالات پوسیده با اتصالات جدید اهمیت بسیاری خواهد داشت.
چه عواملی در لوله ها، می تواند در افت فشار تاثیر داشته باشد؟
قطر لوله، طول مسیر و شیب آن سه عامل اصلی در میزان افت فشار هستند.
برای جلوگیری از پوسیدگی لوله ها و افت فشار، چه نوع لوله هایی را پیشنهاد می دهید؟
لوله های پلی اتیلن، PVC، و پنج لایه کامپوزیتی به دلیل سطح داخلی صاف و مقاومت بالا در برابر رسوبات، جایگزین مناسبی به شمار می آیند.
منابع:
ثبت ديدگاه