حاسبة فقد الاحتكاك: ارتفاع الفقد في الأنابيب بطريقة Darcy-Weisbach

تم التحديث في أغسطس 2026

حاسبة فقد الاحتكاك هي أداة تقدّر الطاقة التي يفقدها سائل متدفق أثناء مروره عبر أنبوب. وتُظهر هذه الحاسبة ارتفاع الفقد الرئيسي في أنبوب مستقيم بالقدم من أربعة مدخلات معروفة: الغالونات الأمريكية في الدقيقة، والقطر الداخلي الفعلي، وطول الأنبوب المستقيم، ومعامل احتكاك Darcy.

لا تحسب هذه الحاسبة الوصلات، أو الارتفاع الساكن، أو ضغط الطرد المطلوب، أو الارتفاع الديناميكي الكلي. وهذا الحد مقصود. تبدأ الإجابات المفيدة بتحديد الجزء المحسوب من النظام الهيدروليكي بدقة.

احسب فقد الاحتكاك في الأنبوب المستقيم

أدخل القيم الأربع كما هي في سجل الحسابات. استخدم US liquid gpm للتدفق، والبوصات من أجل القطر الداخلي الفعلي، والأقدام لطول الأنبوب المستقيم، ومعامل احتكاك Darcy بلا أبعاد. والنتيجة هي ارتفاع فقد الاحتكاك بأقدام السائل المتدفق.

1. تحقق من معدل التدفق ووحدته US-gpm.
2. استخدم القطر الداخلي المحدد وفق جدول الأنابيب أو المادة، لا المقاس الاسمي للأنبوب.
3. قِس فقط طول الأنبوب المستقيم المشمول في هذا الحساب.
4. أدخل معامل احتكاك Darcy مستندًا إلى طريقة موثقة لرقم Reynolds والخشونة.
5. أدرج النتيجة في حساب النظام الأوسع دون تسميتها الارتفاع الديناميكي الكلي.

النطاق: الفقد الرئيسي في أنبوب مستقيم ذي قطر داخلي ثابت فقط. وبما يتسق مع إطار EPA EPANET 2.2، تعالج الحاسبة الفواقد الثانوية على حدة وتستثني الأكواع، والصمامات، والمداخل، والمخارج، والارتفاع الساكن، وارتفاع الضغط المطلوب، والبحث التلقائي عن الخشونة أو بطريقة Colebrook، والتدفق غير النيوتوني، وسلوك الملاط، وكفاءة المضخة.

ينتج عن تدفق صفري أو طول مستقيم صفري فقد صفري. ويكون القطر الداخلي الصفري أو السالب غير صالح ماديًا ويُرفض. ويجب أن يكون معامل الاحتكاك موجبًا أيضًا. تمنع هذه الفحوص حسابات تبدو دقيقة لكنها لا تمثل أنبوبًا صالحًا. كما تقلل خطر إخفاء المدخلات الخاطئة وراء دقة زائفة.

ما الذي تحسبه هذه الحاسبة

هذه الصفحة هي الأداة التفاعلية لحساب ارتفاع الفقد الرئيسي في الأنبوب المستقيم بطريقة Darcy-Weisbach. وهي تحول معدل تدفق السائل الأمريكي والقطر الداخلي الفعلي المُدخلين إلى سرعة، ثم تُظهر ارتفاع الفقد بالأقدام للطول المستقيم المُدخل ومعامل احتكاك Darcy. ولا تختار أنبوبًا، ولا تقدّر معامل احتكاك، ولا تحسب نقطة تشغيل كاملة لمضخة.

لاشتقاق المعادلة، ومعالجة وحدات SI والوحدات الأمريكية التقليدية، والمقارنة مع Hazen-Williams، ومثالين كاملين من البداية إلى النهاية، استخدم الدليل المنفصل للأمثلة التطبيقية لصيغة فقد الاحتكاك. يتيح إبقاء الاشتقاق في تلك الصفحة والحساب التفاعلي هنا لكل URL مهمة واضحة واحدة.

استخدم المدخلات الأربعة الصحيحة

• التدفق: أدخل الغالونات الأمريكية السائلة في الدقيقة، وليس الغالونات الإمبراطورية في الدقيقة أو الأمتار المكعبة في الساعة.
• القطر الداخلي الفعلي: استخدم قطرًا داخليًا مقاسًا أو محددًا وفق جدول الأنابيب؛ فالمقاس الاسمي للأنبوب ليس القيمة نفسها.
• الطول المستقيم: أدرج فقط المسار المستقيم ذي القطر الثابت الذي تمثله هذه النتيجة.
• معامل احتكاك Darcy: أدخل وفق اصطلاح Darcy، وليس معامل Fanning أو معامل C لطريقة Hazen-Williams.

تطلب الحاسبة f_D بدلًا من اختراعه من تسمية المادة. يصف دليل مكتب الاستصلاح الأمريكي معامل Darcy-Weisbach بوصفه دالة في رقم Reynolds والخشونة النسبية. سجّل المائع ودرجة الحرارة وحالة الأنبوب ورقم Reynolds ومصدر الخشونة واصطلاح المعامل خارج الحاسبة عندما تدعم قرارًا تصميميًا.

فسّر الناتج قبل إعادة استخدامه

الناتج هو أقدام ارتفاع الضخ المفقودة على امتداد الأنبوب المستقيم المُدخل. باستخدام القيم الافتراضية—100 US gpm، و2.067 in قطر داخلي فعلي، و100 ft من الأنبوب، وf_D = 0.02—تعرض الشاشة نحو 16.50 ft. هذه القيمة حالة اختبار لمكوّن، وليست مقاس أنبوب موصى به أو فقدًا عامًا لكل 100 ft.

أعد الحساب كلما تغير التدفق أو القطر الداخلي الفعلي أو الطول أو حالة المائع أو أساس الخشونة أو معامل الاحتكاك. وتكون أخطاء القطر مؤثرة بصفة خاصة لأن القطر يؤثر في كل من مساحة التدفق وحد L/D. توضح الأمثلة التطبيقية لـ Darcy-Weisbach وHazen-Williams الحساب الكامل وسبب عدم قابلية معاملات الطرق للاستبدال.

فقد الاحتكاك الرئيسي ليس الارتفاع الديناميكي الكلي

ارتفاع فقد الاحتكاك هو بند واحد ضمن موازنة أوسع لنظام المضخة. ويتعامل دليل EPA EPANET بالمثل مع الفقد الثانوي بشكل منفصل عن ارتفاع الفقد في الأنبوب. إن تسمية مكوّن واحد بالارتفاع الديناميكي الكلي تخلق خطرًا في تحديد حجم المضخة ونقطة تشغيل خاطئة؛ ولا يمكن لدقة أكبر في المنازل العشرية أن تصحح خطأ النطاق هذا. يحافظ حد TDH ذي الأجزاء الأربعة على فصل العناصر:

لاختيار المضخة، أدرج هذه النتيجة في حساب كامل للنظام. تتناول حاسبة الارتفاع الديناميكي الكلي من BBP المهمة الأوسع. وتبقى مقالة فقد الاحتكاك تابعة لتلك الصفحة بدلًا من إنشاء هدف TDH ثانٍ.

بعد تحديد ارتفاع الضخ الكلي والتدفق، تظل القدرة تتطلب الكفاءة والعلاقة الصحيحة. يتناول دليل صيغة قدرة المضخة من BBP هذا الحساب التالي.

احفظ سجلًا قابلاً لإعادة إنتاجه من الحاسبة

احفظ القيم الأربع المُدخلة مع وحداتها، وأساس المائع ودرجة الحرارة، وجدول الأنبوب أو القطر الداخلي المقاس، ومصدر واصطلاح f_D، وقائمة بالمكونات المستثناة. أبقِ وسم ناتج الحاسبة «ارتفاع الفقد الرئيسي في الأنبوب المستقيم» حتى لا يُفهم على أنه الارتفاع الديناميكي الكلي.

صعّد مستوى الحساب عندما تتضمن نقطة التشغيل تدفقًا انتقاليًا، أو ريولوجيا غير نيوتونية، أو مواد صلبة مترسبة، أو ملاطًا، أو حالة داخلية غير مؤكدة، أو قرارًا يتغير عبر نطاق موثوق لمعامل الاحتكاك. تنفذ الحاسبة الحسابات المسجلة للمائع النظيف؛ لكنها لا تتحقق من تلك الافتراضات الهيدروليكية الأوسع.

الأسئلة الشائعة

المراجع والمصادر

• وكالة حماية البيئة الأمريكية، دليل مستخدم EPANET 2.2.
• مكتب الاستصلاح الأمريكي، دليل قياس المياه، الفصل 2 القسم 16.