Plastik Boru Sistemlerinde Yük Kaybı Nedir?

01 Mart 2021 Dergi: Ocak-Şubat 2021

Yük kaybı (bazen sürtünme veya basınç kaybı olarak da adlandırılır), akış hızının boru duvarı ile sürtünme ve akışkan bağlantı parçalarından geçerken türbülans kombinasyonuyla yavaşlatılacağı miktarın bir ölçüsüdür.

Duvar Sürtünmesi: Akışkan ile boru duvarı arasındaki sürtünme miktarı, akışkanın yapısına ve boru duvarının ne kadar pürüzlü olduğuna bağlıdır. Sıvı ne kadar yoğunlukluysa ve boru duvarı ne kadar pürüzlü olursa, sıvıyı borudan aşağı itmek için o kadar fazla enerji gerekir. Buna ek olarak, duvarla temas halinde olan akışkan yüzdesi ne kadar yüksekse, o kadar yavaşlayacak ve akışkan ne kadar hızlı akıyorsa, sürtünme o kadar büyük olacaktır.

Türbülans: Sıvı, boru hattından aşağı akarken, büküm yerlerine ve dönüşlere çarpacak ve bunların her birinde, suyun boru hattından aşağı doğru güzel, düz, doğrusal akışı altüst olacaktır.

Bunları görselleştirmek için 100 metre uzunluğunda, düz, açık bir su kanalı hayal edin. Ortada su hızlı ve düzgün bir şekilde akacak, ancak kenarlarda kanal duvarı ile sürtünme nedeniyle geri çekildiği için çalkantı olacaktır. Ayrıca kanal başlangıcındaki su seviyesi, kanalın sonundaki su seviyesinden daha yüksek olacaktır. İkisi arasındaki fark, kanalın kenarları ve tabanı arasındaki sürtünmeden kaynaklanır ve suyu yavaşlatır. Bu sürtünme kaybının üstesinden gelmek ve suyu kanalın aşağısına doğru itecek enerjiyi sağlamak için kanalın başlangıcında su daha yüksek olmalıdır. Şimdi kanala keskin bir büküm ekleyin; su sakin bir şekilde etrafından akmaz, ancak duvara çarparak ve köşeyi çevreleyen bir açıyla yön değiştirerek düz bir çizgi üzerinde devam etmeye çalışır. Bu çok fazla türbülansa neden olur ve su, enerjisinin bir kısmını kaybeder. Su seviyesini köşeden önce ve sonra ölçerseniz, suyun köşeden önce ve sonra olduğundan daha yüksek olduğunu görürsünüz. Bu fark, o köşe için sürtünme kaybı veya "yük kaybı"dır. Yani boru hattınızda da aynı şey oluyor: Boru duvarı ve dirsekler, valfler, te parçalar vb. sürtünme kaybına ve türbülansa neden oluyor. Suyun bu kayıpları aşmak için boru hattının başlangıcında yeterli enerjiye ihtiyacı vardır. Buna sahip değilseniz, kayıplar suyunuzu yavaşlatacak ve boru hattınızın sonunda daha az su alacaksınız.

Neden Basınç Kaybı Boru Boyutuna Göre Değişiyor?

Bunun nedeni, borunun çapı/açıklığı ne kadar küçükse, hattın sonunda aynı akış hızını sağlamak için sıvının aşağı doğru akması gerekmesidir. Akış hızı ne kadar hızlı olursa, boruda o kadar fazla türbülans olur ve boru çeperinden kaynaklanan sürtünme kayıpları o kadar büyük olur. Bunların her ikisi de yük kaybını artırır.

Neden Yük Kaybını Hesaplamak Gerekiyor?

Bir sistemde yük kaybı yaşamak, ya boru hattınızın sonunda yeterli akışa sahip olamama ya da gerekenden daha büyük borulara veya pompalara sahip olup gerekenden fazla enerji harcama gibi gerçek sorunlara neden olur.

Pompa Tablosundaki "Eğri" Ne Anlama Geliyor?
Çoğu pompa, üzerinde pompa eğrisi üretici kataloğunda bulunan bir grafikle gelir 
 
bir-santrifuj-pompa-icin-tipik-bir-ornekYandaki eğri, bir santrifüj pompa için tipik bir örnektir. Eğrinin şekli, çarkın tasarımı ve içinde oturduğu boşluk/yatak tarafından belirlenir. Bazı pompa eğrileri daha düz, diğerleri daha dik veya diğerleri daha eğimli olacaktır, vb. Ancak hepsi aynı şekilde okunur.

Grafikteki A noktası, bu durumda 53 m (5,3 bar) olan pompanın vereceği maksimum basma yüksekliğini gösterir. Bu aynı zamanda, tüm vanalar kapatıldığında sistemde oluşacak maksimum basınçtır. Grafiğin söylediği şu ki, bu basıncın ötesinde, pompa çarkı o kadar verimsiz ki artık ona karşı baskı yapamıyor. Gösterilen gibi bir pompa eğrisi ile bu basınçta çalışmanın deplasmanı, pompadan yalnızca 100 lpm akış hızı alacağınızdır.

Eğri üzerindeki B noktası, pompadan alacağınız maksimum akıştır, ancak yine, eğrinin diğer ucunda olmasıyla, bir deplasman vardır ve bu akış yalnızca yaklaşık 20 m (2 bar) basınçla iletilecektir. 

İdeal olarak, gerekli akış ve basıncınızın oval alan içinde eğri çizgisinin biraz altında bir yere sığdığı bir pompa seçmek istersiniz. Bu, ihtiyaç duyduğunuzda akışınızı veya basıncınızı biraz artırmak için size bir alan sağlayacaktır. Bu nedenle, örneğin, bu pompa 40m (4bar) basınçta 300 lpm gerektiren bir sistem için ideal olacaktır.

Plastik Boru Sisteminden Beklediğim Debiyi Neden Alamıyorum?

Doğru boyutlandırdığınızı düşünüyorsanız, boru sisteminizden alacağınızı düşündüğünüz akışı alamamanızın birkaç nedeni olabilir:

  • Boru sisteminizde bir yerde bir kısıtlama/tıkanma var mı? Bir kısıtlama/tıkanıklık, akışı tehlikeye atılabilir. Geri dönüşsüz vananın (çekvalf) bazı tasarımları çok kısıtlayıcıdır ve mühendisler bazen borularını genişletip tekrar küçültmeden önce daha büyük boyutlu bir çekvalf yerleştirirler.
  • Sisteminizin içinde bir hava engeli olabilir. Bir hava engeli akışı mutlaka durdurmaz, ancak özellikle boru sistemindeki akış hızları zaten düşükse bir kısıtlama ile sorunlu biçimde çalışabilir. Sistemdeki akışkanın boruda tekrar yükselip alçaldığı herhangi bir parçayı kontrol edin. Bir hava tahliye vanası takılabilir, ancak bazı mühendisler, vidayı çıkararak herhangi bir havayı tahliye edebilmeleri için PTFE ile yuvarlatılmış paslanmaz kendinden diş açan bir vida takarlar. Tercih edilen bir seçenek, ilk etapta hava engelinin oluşmasını önlemek için borunun bu bölümünü yeniden tasarlamaktır.
  • Sisteminizde bir miktar kirlenme olabilir. Girişi, pompa çarkını ve pisliğin toplanabileceği diğer yerleri kontrol edin. Pervane üzerindeki çok küçük bir kirlenme bile (içinden bir miktar sicim veya benzeri katı madde) akış hızları üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir.


Söyleşi