Rohrreibungsverlust berechnen.
Die Darcy-Weisbach-Gleichung ist die universelle Formel für reibungsbedingten Druckverlust in Rohrströmungen, gültig für jede inkompressible Flüssigkeit bei jeder Reynolds-Zahl. Dieser Rechner gibt ΔP aus Rohrlänge, Durchmesser, mittlerer Strömungsgeschwindigkeit, Dichte und dem Darcy-Reibungsfaktor f zurück, den er automatisch aus Reynolds-Zahl und Rauigkeit mithilfe der expliziten Swamee-Jain-Korrelation für turbulente Strömung und 64/Re für laminare Strömung ermittelt.
ΔP = f × (L/D) × (ρv²/2), wobei f der dimensionslose Darcy-Reibungsfaktor, L die Rohrlänge (m), D der hydraulische Durchmesser (m), ρ die Fluiddichte (kg/m³) und v die mittlere Strömungsgeschwindigkeit (m/s) sind. Der Fanning-Reibungsfaktor ist f_D / 4 und sollte nicht verwechselt werden. Für laminare Strömung gilt f = 64 / Re. Für turbulente Strömung ist die implizite Colebrook-Gleichung die Referenz, aber die explizite Swamee-Jain-Form liegt innerhalb von 1 % und ist wesentlich einfacher zu berechnen: 1/√f = −2 × log₁₀(ε / 3,7D + 5,74 / Re^0,9). Rauigkeit ε in Millimetern: 0,0015 gezogener Stahl, 0,046 Handelsstahl, 0,15 Gusseisen, 0,26 verzinktes Eisen. Das Moody-Diagramm ist die grafische Darstellung desselben Zusammenhangs.
Ein Haustechnikingenieur, der eine 200-m-Kühlwasserhauptleitung für 250 m³/h durch DN150-Handelsstahl auslegt, berechnet Re = 1,2 × 10⁶, f = 0,018 und ΔP = 1,6 bar und wählt danach das Förderhöhenbudget der Pumpe.
Ein Pneumatikplaner, der 5 m³/min Druckluft durch eine 50 m lange, 25-mm-Stahlleitung drückt, berechnet den äquivalenten ΔP und bestätigt, dass er unter 0,5 bar bleibt, sodass der Leitungsenddruck bei 6 bar für das Werkzeug erhalten bleibt.
Ein Rohrleitungsingenieur, der eine kurze Destillationszuführleitung bei 80 °C mit viskosem Öl prüft, wendet die Laminarformel an, da Re zu 1.800 berechnet wird, und bestätigt, dass der tatsächliche ΔP innerhalb von 5 % mit dem Feldmessgerät übereinstimmt.
Der Fanning-Faktor f_F = f_D / 4. Beide sind dimensionslos. Amerikanische Rohrleitungswerke verwenden manchmal Fanning; SI-orientierte Werke verwenden Darcy. Prüfen Sie immer, welchen Faktor die Formel erwartet, bevor Sie Werte einsetzen.
Hagen-Poiseuille (ein Spezialfall von Darcy-Weisbach für laminare Strömung) gilt bei Re < 2.300 und ergibt ΔP = (128 × μ × L × Q) / (π × D⁴) – abhängig von der Viskosität statt der Dichte.
Bei laminarer Strömung bedeckt die viskose Unterschicht die Wandunebenheiten vollständig, sodass die Rauigkeit keinen Einfluss auf den Reibungsfaktor hat. Bei turbulenter Strömung stoßen Wirbel gegen die Unebenheiten, und der Reibungsfaktor hängt von der relativen Rauigkeit ε/D ab.