PIERDERE DE SARCINĂ – CURGERE GRAVITAȚIONALĂ
Calculul pierderii de sarcină la curgerea prin conducte umplute parțial (gravitațional), folosind ecuația Gauckler–Manning–Strickler
Pierderea de sarcină la curgerea gravitațională printr-o conductă parțial (sau complet) plină se produce datorită frecării interne a fluidului (viscozitate) și cu peretele. Algoritmul este aplicabil pentru apă sau lichide cu viscozitate cinematică egală cu a acesteia.
Ecuația Gauckler–Manning–Strickler(*):
unde
v: viteza medie de curgere în secțiune, [m/s]
k: factor de conversie, valoarea sa este 1 când ecuația are unitățile de măsură în SI, [m1/3]
n: coeficient Manning – adimensional
RH: raza hidraulică, [m]
SH: panta hidraulică – adimensional
Coeficientul Manning este determinat empiric și depinde de forma secțiunii de curgere, natura materialului pereților, sinuozitatea traseului etc. Valori uzuale(**) pentru secțiuni circulare de curgere și traseu drept, pentru diferite materiale din care este confecționată conducta:
|
Material |
n |
|
Polietilenă (material termoplastic)1 |
0,009÷0,015 |
|
Fontă |
0,012 |
|
Oțel corugat |
0,022 |
|
Ciment |
0,012 |
|
Ceramică |
0,014 |
|
Cărămidă și mortar |
0,015 |
|
Lemn |
0,012 |
1) Valoare valabila pentru apa curată. Pentru apă uzată valoarea utilizată este 0,01
Raza hidraulică se calculează cu formula:
unde:
A: aria secțiunii de curgere, [m2]
P: perimetrul udat al secțiunii de curgere, [m]
Aria secțiunii de curgere și perimetrul udat al secțiunii de curgere sunt funcție de gradul de umplere și se calculează cu formulele de calcul corespunzătoare segmentului de cerc.
Panta hidraulică este:
unde:
SH: panta hidraulică, adimensional
hi: înălțimea țevii la începutul curgerii, [m]
hf: înălțimea țevii la sfârșitul curgerii, [m]
L: lungimea de curgere, [m]
Dacă ținem cont că debitul este funcție de viteza de curgere:
putem calcula debitul cu formula:
unde:
Q: debitul, [m3/s]
(*)
http://en.wikipedia.org/wiki/Manning_equation)
Handbook of PE pipe (http://plasticpipe.org/publications/pe_handbook.html), cap. 6, pag. 186
(**)
http://www.engineeringtoolbox.com/mannings-roughness-d_799.html


