ANO ANG KAMAG-ANAK AT GANAP NA PAGKAMAGASPANG? - PISIKAL - 2025

Ang kamag-anak na magaspang at ganap na pagkamagaspang ay dalawang term na ginagamit upang mailarawan ang hanay ng mga iregularidad na umiiral sa loob ng mga komersyal na tubo na naglalabas ng mga likido. Ang ganap na pagkamagaspang ay ang kahulugan o average na halaga ng mga iregularidad na ito, na isinalin sa ibig sabihin ng pagkakaiba-iba ng panloob na radius ng pipe.

Ang ganap na pagkamagaspang ay itinuturing na isang pag-aari ng materyal na ginamit at karaniwang sinusukat sa mga metro, pulgada, o paa. Para sa bahagi nito, ang kamag-anak na pagkamagaspang ay ang quient sa pagitan ng ganap na pagkamagaspang at ang diameter ng pipe, samakatuwid ay isang sukat na walang sukat.

Larawan 1. Mga tubo ng Copper. Pinagmulan: Pixabay.

Mahalaga ang kamag-anak na kamag-anak dahil ang parehong ganap na pagkamagaspang ay may mas minarkahang epekto sa mga manipis na tubo kaysa sa mga malalaki.

Malinaw na ang pagkamagaspang ng mga tubo ay nakikipagtulungan sa alitan, na kung saan naman ay binabawasan ang bilis kung saan gumagalaw ang likido sa loob nila. Sa napakatagal na mga tubo, ang likido ay maaaring kahit na tumigil sa paglipat.

Samakatuwid napakahalaga na suriin ang pagkiskis sa pagsusuri ng daloy, dahil upang mapanatili ang kilusan kinakailangan na mag-aplay ng presyon sa pamamagitan ng mga bomba. Ang pagbabayad sa mga pagkalugi ay kinakailangan upang madagdagan ang lakas ng mga bomba, na nakakaapekto sa mga gastos.

Ang iba pang mga mapagkukunan ng pagkawala ng presyon ay ang lagkit ng likido, ang diameter ng tubo, ang haba nito, posibleng mga konstriksyon at ang pagkakaroon ng mga balbula, tap at elbows.

Pinagmulan ng pagkamagaspang

Ang loob ng pipe ay hindi kailanman ganap na makinis at makinis sa antas ng mikroskopiko. Ang mga dingding ay may mga iregularidad sa ibabaw na nakasalalay sa isang malaking lawak sa materyal na kanilang ginawa.

Larawan 2. Ang kabagsik sa loob ng isang pipe. Pinagmulan: ginawa ng sarili.

Bukod dito, pagkatapos ng paglilingkod, ang pagkamagaspang ay nagdaragdag dahil sa scale at kaagnasan na sanhi ng mga reaksyong kemikal sa pagitan ng materyal na tubo at likido. Ang pagtaas na ito ay maaaring saklaw sa pagitan ng 5 at 10 beses na halaga ng pagkamagaspang ng pabrika.

Ang mga komersyal na tubo ay nagpapahiwatig ng pagkamagaspang na halaga sa mga metro o paa, bagaman malinaw na magiging wasto sila para sa bago at malinis na mga tubo, sapagkat sa sandaling lumipas ang isang oras, mababago ang pagkamagaspang sa halaga ng pabrika nito.

Ang mga halaga ng tigas para sa ilang mga materyales para sa komersyal na paggamit

Nasa ibaba ang karaniwang tinatanggap na mga ganap na pagkamagaspang na halaga para sa mga komersyal na tubo:

- Copper, tanso at tingga: 1.5 x 10 ^-6 m (5 x 10 ^-6 ft).

- Uncoated Cast Iron: 2.4 x 10 ^-4 m (8 x 10 ^-4 ft).

- Nakasulat na bakal: 4.6 x 10 ^-5 m (1.5 x 10 ^-4 ft).

- Riveted steel: 1.8 x 10 ^-3 m (6 x 10 ^-3 ft).

- Komersyal na bakal o welded bakal: 4.6 x 10 ^-5 m (1.5 x 10 ^-4 ft).

- Asphalt Lined Cast Iron: 1.2 x 10 ^-4 m (4 x 10 ^-4 ft).

- Plastik at baso: 0.0 m (0.0 ft).

Ang kamag-anak na pagkamagaspang ay maaaring masuri na alam ang diameter ng pipe na ginawa gamit ang materyal na pinag-uusapan. Kung tinutukoy mo ang ganap na pagkamagaspang bilang e at ang diameter bilang D, ang kamag-anak na pagkamagiting ay ipinahayag bilang:

Ang equation sa itaas ay ipinapalagay ang isang cylindrical pipe, ngunit kung hindi, ang magnitude na tinatawag na hydraulic radius ay maaaring magamit, kung saan ang diameter ay pinalitan ng apat na beses ang halagang ito.

Pagpapasya ng ganap na pagkamagaspang

Upang malaman ang pagkamagaspang ng mga tubo, iminungkahi ang iba't ibang mga modelo ng empirikal na isinasaalang-alang ang mga geometric na kadahilanan tulad ng hugis ng mga iregularidad sa mga pader at ang kanilang pamamahagi.

Sa bandang 1933, ang engineer ng Aleman na si J. Nikuradse, isang mag-aaral ng Ludwig Prandtl, pinahiran ang mga tubo na may butil ng buhangin na may iba't ibang sukat, na ang kilalang mga diameters ay tiyak ang ganap na pagkamagaspang e. Hinahawakan ni Nikuradse ang mga tubo kung saan ang mga halaga ng e / D ay mula 0.000985 hanggang 0.0333,

Sa mga kontrol na ito na kinokontrol ng mabuti, ang mga pagkamagaspang ay pantay na ipinamamahagi, na hindi ito ang kasanayan sa pagsasanay. Gayunpaman, ang mga halagang ito ng e ay isang mahusay pa rin na pagtatantya upang matantya kung paano magaspang ang impluwensya ng pagkalugi sa alitan.

Ang pagkamagaspang na ipinahiwatig ng tagagawa ng isang pipe ay talagang katumbas ng nilikha na artipisyal, tulad ng ginawa ni Nikuradse at iba pang mga eksperimento. Para sa kadahilanang ito kung minsan ay kilala bilang katumbas na buhangin.

Laminar daloy at magulong daloy

Ang pagkamagaspang ng pipe ay isang napakahalagang kadahilanan upang isaalang-alang depende sa rate ng paggalaw ng likido. Ang mga likido kung saan nauugnay ang lagkit ay maaaring lumipat sa isang rehimen ng laminar o sa isang magulong rehimen.

Sa daloy ng laminar, kung saan ang likido ay gumagalaw nang maayos sa mga layer, ang mga iregularidad sa ibabaw ng pipe ay may mas kaunting timbang at samakatuwid ay karaniwang hindi isinasaalang-alang. Sa kasong ito ay ang lagkit ng likido na lumilikha ng paggugupit ng mga stress sa pagitan ng mga layer na nagdudulot ng pagkawala ng enerhiya.

Ang mga halimbawa ng daloy ng laminar ay isang stream ng tubig na lumalabas sa gripo sa mababang bilis, ang usok na nagsisimula sa gush mula sa isang litid na stick ng insenso, o ang simula ng isang jet ng tinta na na-injected sa isang stream ng tubig, tulad ng tinukoy ni Osborne Reynolds noong 1883.

Sa halip, ang magulong daloy ay hindi gaanong maayos at mas magulong. Ito ay isang daloy kung saan ang kilusan ay hindi regular at hindi masyadong mahuhulaan. Ang isang halimbawa ay ang usok mula sa insenso stick kapag pinipigilan ang paglipat ng maayos at nagsisimulang bumuo ng isang serye ng mga hindi regular na wisps na tinatawag na kaguluhan.

Ang dimensional na numerong parameter na tinatawag na Reynolds number N _{R ay} nagpapahiwatig kung ang likido ay may isa o ibang rehimen, ayon sa sumusunod na pamantayan:

Kung N _R <2000 ang daloy ay laminar; Kung N _R > 4000 ang daloy ay magulong. Para sa mga gitnang halaga, ang rehimen ay itinuturing na transisyonal at ang kilusan ay hindi matatag.

Ang kadahilanan ng alitan

Ang kadahilanan na ito ay nagbibigay-daan sa paghahanap ng pagkawala ng enerhiya dahil sa alitan at nakasalalay lamang sa numero ng Reynold para sa daloy ng laminar, ngunit sa magulong daloy, ang kamag-anak na pagkamagaspang ay naroroon.

Kung f ang kadahilanan ng alitan, mayroong isang empirikal na equation upang hanapin ito, na tinatawag na equation ng Colebrook. Ito ay nakasalalay sa kamag-anak na kamag-anak at numero ng Reynolds, ngunit ang resolusyon nito ay hindi madali, dahil ang f ay hindi binigyan ng malinaw:

Iyon ang dahilan kung bakit nilikha ang mga curves tulad ng Moody diagram, na ginagawang madali upang mahanap ang halaga ng factor ng friction para sa isang naibigay na numero ng Reynold at kamag-anak. Malinaw, ang mga equation na mayroon nang malinaw na nakuha, na malapit sa equation ng Colebrook.

Ang mga pipa ng tubo

Mayroong isang empirikal na pormula upang masuri ang pagtaas ng ganap na pagkamagaspang na nangyayari dahil sa paggamit, alam ang halaga ng ganap na pagkamagaspang ng pabrika at _o :

Kung saan e ang pagkamagaspang matapos ang mga taon na lumipas at ang α ay isang koepisyent na may mga yunit ng m / taon, pulgada / taon o paa / taon na tinatawag na rate ng taunang pagtaas sa pagkamagaspang.

Orihinal na ibabawas para sa mga tubo ng cast iron ngunit mahusay na gumagana sa iba pang mga uri ng pipe na ginawa mula sa uncoated metal. Sa mga ito, ang pH ng likido ay mahalaga sa mga tuntunin ng tibay nito, dahil ang tubig na may alkalina ay lubos na binabawasan ang daloy.

Sa kabilang banda, ang mga pinahiran na tubo o plastik, semento at makinis na kongkreto ay hindi nakakaranas ng kapansin-pansin na pagtaas ng pagkamagaspang sa oras.

Mga Sanggunian

1. Belyadi, Hoss. Ang Hydraulic Fracturing Chemical Selection at Disenyo. Nabawi mula sa: sciencedirect.com.
2. Cimbala, C. 2006. Mga Fluid Mechanics, Mga Batayan at Aplikasyon. Si Mc. Graw Hill. 335- 342.
3. Franzini, J. 1999. Ang Fluid Mechanics na may Application ay nasa Engineering. Si Mc. Graw Hill. 176-177.
4. Mott, R. 2006. Mga Fluid Mechanics. Ika-4. Edisyon. Edukasyon sa Pearson. 240-242.
5. Ratnayaka, D. Hydraulics. Nabawi mula sa: sciencedirect.com.