ضریب اصطکاک لوله پلی اتیلن (اصطکاک سیال در لوله پلی اتیلن)

امروزه در لوله کشی های مختلف برای سیالات متفاوت از لوله هایی با جنس های مختلف استفاده می کنند. یکی از پرکاربرد ترین انواع لوله ها، لوله پلی اتیلن می باشد. همواره میان حرکت سیال و دیواره داخلی لوله نیروی اصطکاک ایجاد می شود. نیرو اصطکاک تحت تاثیر ضریب اصطکاک می باشد. ضریب اصطکاک عددی بدون واحد است که به عوامل محیطی، دما، فشار و جنس سیال و لوله وابسته می باشد.

 اهمیت محاسبه ضریب اصطکاک در لوله‌های پلی‌اتیلن

اصطکاک نیروی است که با حرکت اجسام مخالفت می نماید. این نیرو همیشه در خلاف جهت حرکت وارد می شود. مقدار این نیرو به عوامل مختلفی نظیر نیروی عمودی، ویژگی های سطح جسم و تغییرات دما وابسته است. ضریب اصطکاک که به اختصار COF گفته می شود، نشان دهنده میزان مقاومت بین دو سطح است. این ضریب به عوامل مختفی نظیر سرعت تماس، فشار تماس، دما و سرعت لغزش وابسته است. این ضریب واحد اندازه گیری ندارد.

امروزه برای انتقال انواع مختلف سیالات از لوله های پلی اتیلن استفاده می شود. با حرکت سیال در داخل لوله، بین سیال و دیواره داخلی لوله اصطکاک رخ می دهد. این نیرو اصطکاک سبب افت فشار خواهد شد. همانطور که می دانید برای کاهش افت فشار از پمپ استفاده می شود. بنابراین انتخاب قدرت و اندازه پمپ و حتی انتخاب قطر لوله پلی اتیلن به نیروی اصطکاک ناشی از حرکت سیال در لوله و در نتیجه ضریب اصطکاک وابسته است.

اهمیت ضریب اصطکاک در طراحی شبکه آبرسانی

شاید به نظر بیاید که ضریب اصطکاک تنها مفهومی دانشگاهی است و کاربرد عملی ندارد. اما این موضوع اصلا صحت ندارد. این پدیده در شرایط مهم نیز بسیار اثرگذار است. فرض کنید می خواهید شبکه آبرسانی واقعی طراحی کنید که آب را از منبع ذخیره به محل مصرف کننده برساند. اگر افت فشار ناشی از نیروی اصطکاک بسیار بیشتر از حد انتظار باشد، فشار آب در قسمت مصرف کننده بسیار کاهش پیدا کرده و میزان دبی آب خروجی در حد مورد نیاز نخواهد بود. در این حالت از پمپ ها استفاده می شود. هرچه قدر افت فشاری که بر اثر اصطکاک ایجاد شده، بیشتر باشد، توان مورد نیاز برای پمپ بیشتر خواهد بود. بنابراین مقدار ضریب اصطکاک در سیستم آبرسانی در انتخاب قطر لوله و توان پمپ اثر گذار بوده و میزان دبی جریان سیال را تعیین می کند.

تفاوت ضریب اصطکاک با ضریب زبری لوله

در برخی از متون این دو ضریب اشتباها به جای هم استفاده می شود در صورتی که ضریب اصطکاک برای محاسبه مقدار نیرو اصطکاک موجود بین حرکت سیال و درون لوله مورد استفاده قرار می گیرد و تحت تاثیر شرایط جریان و ویژگی های هیدرولیکی سیستم ایجاد می شود. اما ضریب زبری کاملا به ویژگی های فیزیکی لوله وابسته است و نشان می دهد سطح داخلی لوله از نظر هندسی چه مقدار ناهموار است.

ضریب اصطکاک لوله پلی اتیلن چقدر است؟

ضریب اصطکاک انواع لوله پلی اتیلن یکسان نیست و عوامل محیطی در محاسبه آن نقش تعیین کننده دارند..  به طور مثال در محاسبات دارسی – ویسباخ، ضریب اصطکاک، تحت تاثیر شرایط جریان می باشد؛ اما در مورد جریان های آشفته، عدد رینولدز و زبری نسبی در مشخص نمودن این ضریب نقش بسیاری دارند. بنابراین بدون داشتن اطلاعات کافی از قطر لوله، سرعت جریان سیال، مشخصات سیال و دبی نمی توان، مقدار ثابتی برای ضریب اصطکاک تعیین نمود. به همین علت جنس لوله به تنهایی نمی تواند ضریب اصطکاک لوله را مشخص نماید.

در واقع ضریب اصطکاک عددی است که باید براساس عوامل محیطی نظیر شرایط و ویژگی های سیال و لوله و با استفاده از روش های مهندسی محاسبه گردد. انتخاب یک عدد ثابت به عنوان ضریب اصطکاک می تواند محاسبات را در مقیاس واقعی با مشکل مواجه نماید.

ضریب اصطکاک لوله پلی اتیلن در مقایسه با لوله‌های دیگر

لوله پلی اتیلن در مقایسه با سایر انواع لوله ها دارای سطح داخلی صاف و زبری کمی می باشد. لوله های فولادی و چدنی به نسبت لوله های پلی اتیلن مقدار زبری بیشتری دارند. به علاوه به علت بروز خوردگی و زنگ زدگی در لوله های فولادی و چدنی این زبری در گذر زمان بیشتر خواهد شد. اما لوله های پلی اتیلن در گذر زمان شرایط هیدرولیکی خود را حفظ می کنند. در مقایسه بین لوله های بتنی و لوله های پلی اتیلن نیز زبری و ناهمواری در لوله های بتنی بسیار بیشتر از لوله های پلی اتیلن است.

نقش ضریب اصطکاک در تعیین افت فشار واقعی لوله ها

ضریب اصطکاک تحت تاثیر عوامل مختلفی نظیر زبری لوله، قطر داخلی آن، نوع سیال و سرعت جریان سیال می باشد. این ضریب روی اصطکاک ایجاد شده در لوله ها بین حرکت سیال و دیواره داخلی لوله ها نقش تعیین کننده ای دارد. در واقع ضریب اصطکاک میزان افت فشار سیال، دبی خروجی و حتی هد مورد نیاز برای پمپ تقویت کننده فشار را تعیین می کند.