هنگام طراحی سیستمهای لولهکشی، عوامل بسیار زیادی مورد توجه قرار می گیرند یکی از مهمترین عوامل اندازه گیری افت فشار است که باید میزان افت فشار در لولهها در نظر گرفته شود و تاثیرات آن بر عملکرد سیستم لولهکشی ارزیابی شود.
درک افت فشار برای بهینه سازی عملکرد سیستم سیال بسیار مهم است. برای اینکه مایعات یا گازها از طریق سیستم لولهکشی جریان داشته باشند، سیال باید انرژی پتانسیل کافی داشته باشد، که ما آن را به عنوان فشار سیستم اندازه گیری می کنیم.
به یاد داشته باشید که انرژی نه میتواند ایجاد شود و نه از بین برود، اما میتواند به انرژی دیگری تبدیل شود. برخی از راههای تبدیل انرژی بالقوه شامل
- اصطکاک بین سیال و دیواره لوله
- اصطکاک بین لایههای مجاور خود سیال
- از بین رفتن اصطکاک در هنگام عبور سیال از هر اتصالات لوله، خم شدن، دریچهها یا اجزای سازنده
- از دست دادن فشار به دلیل تغییر در ارتفاع سیال (اگر لوله افقی نباشد)
- افزایش فشار ناشی از هر هد سیالی که توسط پمپ اضافه می شود.
عملکرد مناسب سیستم لولهکشی به طراح نیاز دارد تا هر گونه تغییر در فشار سیستم را بین دو نقطه شناسایی کند. از این تغییر به عنوان افت فشار یاد می شود. برای افت فشار که از متغیرهای مربوط به اصطکاک ذکر شده در بالا حاصل می شود، نمودارهای مرجع مختلف و ابزارهای آنلاین وجود دارد که میتواند طراح را در تعیین و درک افت فشار از طریق یک سیستم لولهکشی یاری کند.
با این حال، هنگام کار با لولههای کاروگیت انعطاف پذیر و اتصالات دارای انبساط بالا، موضوع بسیار پیچیده تر می شود و با توجه به نرخ جریان (حجم در واحد زمان) و یک متغیر از جمله نوع رسانه عبوری از لوله، هندسه ساختاری لوله و تنظیم برنامه کاری لوله بستگی دارد.
افت فشار را می توان از طریق اجزای سفت و سخت لولهکشی تخمین زد، زیرا سطح داخلی این محصولات کاملاً مشخص و سازگار است.
میتوان افت فشار را پس از تعیین پارامترهای زیر اندازه گیری نمود:
میزان جریان، قطر و طول لوله و خصوصیات محیط مانند فشار اولیه و چگالی / ویسکوزیته.
با این حال، هنگام برخورد با اجزای انعطاف پذیر مانند لولههای فلزی کاروگیت و اتصالات انبساطی، بسیاری از متغیرهای دیگر (علاوه بر موارد بیان شده در بالا) می توانند به طور قابل توجهی بر ویژگیهای جریان تأثیر بگذارند.
برخی از متغیرهای خاص لوله فلزی و اتصالات انبساطی
- هندسه لوله کاروگیت (ارتفاع، عرض، گام)
- اندازه کاروگیت نسبت به قطر لوله
- مشخصات حلقه ای حلقوی و مارپیچی
- سفتی کاروگیت (تک و در مقابل چند لایه)
- هرگونه خم که در اجزا ایجاد می شود.
- هرگونه تغییر قطر (مانند انتقال لوله به اتصالات پلی اتیلن و غیره)
- ارتعاشات، ضربان ها یا افزایش فشار در سیستم
تلاشهای زیادی برای تولید نمودارها یا فرمولهایی انجام شده است که میتواند به طراحان در تخمین افت فشار کمک کند، اما حتی بهترین فرمول ها نیز نمی توانند همه این تفاوتهای ظریف را در نظر بگیرند. نمودارهای زیر نمونه ای مناسب برای طراحی لولههای کاروگیت است.
این نمودارها برای شرایط دمایی 60 درجه فارنهایت طراحی شده اند برای شرایط دمایی دیگر تغییر چگالی را در دمای واقعی مورد نظر تعیین نموده و سپس افت فشار را در آن شرایط محاسبه می کنیم.
عوامل بسیاری باعث می شود که نتوان به صورت دقیق از این نمودارها استفاده نمود اما طراحان از مقادیر تقریبی برای محاسبات خود استفاده میکنند.
از آنجا که هر یک از این عوامل میتواند بر افت فشار برای یک کاربرد خاص تأثیر گذار باشد. بهترین روش برای تعیین افت فشار آزمایش از طریق شرایط عملیاتی واقعی است. افت فشار با اندازه گیری فشار در ابتدای اجرای لولهکشی (یا لوله) و سپس اندازه گیری فشار دوباره در پایان اجرا تعیین می شود.
با این حال اگر اندازه گیری دقیق فشار ورودی و خروجی به راحتی در دسترس نباشد، تقریبا می توانیم افت فشار را در یک لوله کاروگیت براساس آنچه در لولههای فولادی در شرایط مشابه رخ می دهد، تخمین بزنیم. به دلیل شکل هندسی و جنس لوله، افت فشار در لوله موج دار به طور قابل توجهی بیشتر از لوله فولادی می باشد.
به عنوان یک قاعده کلی افت فشار در نواحی آشفته لوله کاروگیت 150 درصد بیشتر از لوله فولادی خواهد بود این در حالی است که افت فشار در نواحی با سرعت بالا 450 درصد بیشتر از لوله فولادی خواهد بود.
نکته قابل توجه در این خصوص در صورت انتقال ماده گازی از طریق لوله باید نسبت چگالی گاز به چگالی آب را پیدا کرده و افت فشار را به ترتیب تنظیم کنیم.