Épületgépészet, 1984 (33. évfolyam, 1-6. szám)
1984 / 1. szám
m ■■ Épületgépészet Fűtési csővezeték súrlódási ellenállása DR. M O L N Á R ZOLTÁ N—CSOKNYAI ISTVÁN (BMB I. Épületgépészeti Tanszék) Az anyagtechnológia fejlődése egyre inkább lehetővé teszi, hogy a műszaki és gazdaságossági igényekből eredően különféle csővezetékeket alkalmazzunk az épületgépészeti berendezésekben közegszállításra. Többnyire folyadékot szivattyúval kell szállítani, tehát a szivattyú teljesítményének megállapításához szükséges ismerni a csővezeték ellenállását, amelynek a súrlódási ellenállás jelentős része. A cső anyaga a belső felület minőségén keresztül befolyásolja a súrlódási ellenállás mértékét, ezért új gyártmány esetében ezt a kapcsolatot tisztázni kell. A következőkben azzal a kérdéssel kívánunk foglalkozni, hogy a súrlódási ellenállás meghatározásának milyen gyakorlati lehetőségei vannak. A) Irodalmi áttekintés A csővezeték alapvető gépelem, régóta széleskörűen alkalmazzák, s így a közegáramlással foglalkozó szakemberek alaposan feldolgozták elsősorban a súrlódási ellenállás témakört. Persze az első eredmények méréseken alapultak, majd részben ezek felhasználásával, de másrészt csak az áramlási jelenség elméleti tárgyalása révén eléggé egyértelmű megállapítások születtek. Csak annyira kívánunk a részletekben elmélyülni, amennyire a gyakorlat oldaláról szükségesnek látszik. Ugyanis a súrlódási ellenállás több tényezőnek a függvénye, s e tényezőket a gyakorlatban csak bizonyos mértékig tudjuk kézbentartani. Például a cső átmérőjétől jelentősen függ a súrlódási ellenállás, ugyanakkor a cső átmérőjét csak bizonyos tűréssel tudjuk előállítani. Tehát a berendezéseink méretezésekor apontatlan eredményre eleve számítani kell, s ezért a berendezést úgy kell kialakítani, hogy a kellő üzemviszonyok beállítására (beszabályozására) lehetőség legyen. Ennek alapján mondhatjuk, hogy a mi gyakorlatunkban megelégedhetünk az elmélet szűkebb méretű vizsgálatával. A súrlódási tényező alakulását jól szemlélteti a Colebrook, illetve Nikuradze által összeállított, közismert diagram. Ennek általános alakját az 1. ábra mutatja. A súrlódási tényező függ a Reynolds-számtól; e tekintetben lamináris, átmeneti és turbulens áramlás tartományát különböztethetjük meg; függ továbbá a cső belső falának érdességétől (k) ; e tekintetben sima és érdes csőről lehet szó. Ezek szerint a következő jellegzetes változatok különíthetők el: a.) Lamináris áramlás, amíg Res 2300. A súrlódási ellenállást csak a síe-szám befolyásolja, mert még érdes fal esetében is lamináris marad az áramlás. Az 1 jelű grafikont (az 1. ábrán) a Re (1) összefüggés adja; elméleti levezetés eredménye azzal a feltételezéssel, hogy minden keresztmetszetben a folyadék sebesség-eloszlás négyzetesen parabolikus. A mérési adatok általában úgy igazolják a fenti függvényt, hogy az inkább az alsó határérték. Gyakorlati szempontból kevesebb figyelmet érdemel, mivel a lamináris áramlás a csőhálózatokban ritkán lép fel. b.) Turbulens áramlás, sima cső (k 0), a 2 jelű grafikont a Blasiustól származó 0,3164 “ Re",fő(2) összefüggés adja. Lényegében az érdes csőben turbulens áramlás mellett fellépő ellenállás grafikonok burkoló görbe- 1. ábra. ?.=f (Re, k/d) alakulása