Расчёт потерь давления в гидравлических трубопроводах.
Перепад давления по длине трубопровода поглощает мощность насоса и снижает давление на исполнительном механизме. Данный калькулятор вычисляет ΔP по длине трубы, внутреннему диаметру, расходу, плотности и вязкости жидкости на основе уравнения Дарси–Вейсбаха, автоматически применяя коэффициент трения для ламинарного режима (Хагена–Пуазейля) или турбулентного (Свами–Джейна) в зависимости от числа Рейнольдса. Это наиболее часто применяемый инструмент при проектировании гидравлических систем после расчётов усилий и расходов.
ΔP = f × (L / D) × (ρ × v² / 2), где f — коэффициент гидравлического трения Дарси, L — длина трубопровода, D — внутренний диаметр, ρ — плотность жидкости, v — средняя скорость. Коэффициент трения зависит от режима течения: при ламинарном режиме f = 64 / Re (Re < 2 300); при турбулентном — f по явной формуле Свами–Джейна 1/√f = −2 × log₁₀ (ε/3,7D + 5,74/Re^0,9) (Re > 4 000). Шероховатость ε: 0,0015 мм для тянутых труб, 0,046 мм для стальных коммерческих, 0,26 мм для оцинкованных. Суммарный перепад давления в системе равен сумме потерь на прямых участках и потерь на арматуре в пересчёте на эквивалентную длину — для этого предназначен соответствующий калькулятор.
Проектировщик системы, прокачивающий 80 л/мин масла ISO VG 32 через 8 м напорной трубки диаметром 16 мм, вычисляет ΔP = 4,5 бар и прибавляет эту величину к давлению нагрузки при выборе насоса, обеспечивая 250 бар на цилиндре при настройке предохранительного клапана насоса на 255 бар.
Специалист по техническому обслуживанию, расследующий замедление исполнительного механизма в конце 30-метрового сливного трубопровода, вычисляет потери 12 бар при 80 л/мин, заменяет шланг диаметром 12 мм трубкой 16 мм и восстанавливает скорость исполнительного механизма до пусконаладочных характеристик.
Изготовитель гидравлической станции выбирает маслоохладитель на сливной магистрали с перепадом 0,6 бар при 100 л/мин; калькулятор подтверждает, что суммарные потери давления в сливной линии (охладитель + фильтр + трубопровод) не превышают допустимого предела 2 бар для сальника насоса.
При Re < 2 300, что обычно соответствует всасывающим линиям гидравлических систем и очень малым расходам масла. При Re > 4 000 применяется формула для турбулентного режима. В переходной зоне (2 300–4 000) результат неопределён; для безопасности следует рассчитывать как турбулентный режим.
Да. Вязкость масла резко снижается с ростом температуры — ISO VG 46 при 40 °C имеет вязкость 46 сСт, а при 60 °C — около 22 сСт. Меньшая вязкость снижает коэффициент трения при ламинарном течении, однако может увеличить число Рейнольдса, поэтому расчёт всегда следует проводить при ожидаемой рабочей температуре.
Шероховатость ε — средняя высота выступов на внутренней поверхности трубы. Публикуется производителями: 0,0015 мм для тянутых стальных труб, 0,025 мм для новых коммерческих, 0,15–0,30 мм для оцинкованных.