- खुरदरापन की उत्पत्ति
- व्यावसायिक उपयोग के लिए कुछ सामग्रियों के लिए कठोरता मान
- पूर्ण खुरदरापन का निर्धारण
- लामिनार प्रवाह और अशांत प्रवाह
- घर्षण कारक
- उम्र बढ़ने के पाइप
- संदर्भ
सापेक्ष खुरदरापन और पूर्ण खुरदरापन दो ऐसे शब्द हैं जिनका उपयोग तरल पदार्थ को परिवहन करने वाले वाणिज्यिक पाइप के अंदर मौजूद अनियमितताओं के सेट का वर्णन करने के लिए किया जाता है। पूर्ण खुरदरापन इन अनियमितताओं का औसत या औसत मूल्य है, जिसका अनुवाद पाइप की आंतरिक त्रिज्या के औसत भिन्नता में किया गया है।
पूर्ण खुरदरापन का उपयोग सामग्री की एक संपत्ति माना जाता है और आमतौर पर मीटर, इंच, या पैरों में मापा जाता है। इसके भाग के लिए, सापेक्ष खुरदरापन पूर्ण खुरदरापन और पाइप के व्यास के बीच भागफल है, इसलिए यह एक आयामहीन मात्रा है।
चित्रा 1. तांबे के पाइप। स्रोत: पिक्साबे
सापेक्ष खुरदरापन महत्वपूर्ण है क्योंकि उसी पूर्ण खुरदरापन का पतले पाइपों पर बड़े लोगों की तुलना में अधिक प्रभाव पड़ता है।
स्पष्ट रूप से पाइपों का खुरदरापन घर्षण के साथ सहयोग करता है, जो बदले में उस गति को कम करता है जिसके साथ द्रव उनके अंदर चलता है। बहुत लंबे पाइपों में, तरल पदार्थ हिलना भी बंद कर सकता है।
इसलिए प्रवाह विश्लेषण में घर्षण का मूल्यांकन करना बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि आंदोलन को बनाए रखने के लिए पंपों के माध्यम से दबाव लागू करना आवश्यक है। नुकसान के लिए मुआवजा देने से लागत को प्रभावित करने वाले पंपों की शक्ति में वृद्धि करना आवश्यक हो जाता है।
दबाव के नुकसान के अन्य स्रोत द्रव की चिपचिपाहट, ट्यूब का व्यास, इसकी लंबाई, संभावित अवरोध और वाल्व, नल और कोहनी की उपस्थिति हैं।
खुरदरापन की उत्पत्ति
सूक्ष्म स्तर पर पाइप का अंदरूनी हिस्सा कभी भी पूरी तरह से चिकना और चिकना नहीं होता है। दीवारों की सतह में अनियमितताएं हैं जो उस सामग्री पर काफी हद तक निर्भर करती हैं जिसके साथ वे बने हैं।
चित्रा 2. एक पाइप के अंदर खुरदरापन। स्रोत: स्व बनाया
इसके अलावा, सेवा में होने के बाद, पाइप सामग्री और तरल पदार्थ के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण पैमाने और जंग के कारण खुरदरापन बढ़ जाता है। यह वृद्धि कारखाने के खुरदरेपन के मूल्य के 5 से 10 गुना के बीच हो सकती है।
वाणिज्यिक पाइप मीटर या पैरों में खुरदरापन मूल्य का संकेत देते हैं, हालांकि स्पष्ट रूप से वे नए और स्वच्छ पाइपों के लिए मान्य होंगे, क्योंकि जैसे ही समय गुजरता है, खुरदरापन अपने कारखाने मूल्य को बदल देगा।
व्यावसायिक उपयोग के लिए कुछ सामग्रियों के लिए कठोरता मान
नीचे वाणिज्यिक पाइपों के लिए सामान्यतः स्वीकृत पूर्ण खुरदरापन मान दिए गए हैं:
- तांबा, पीतल और सीसा: 1.5 x 10 -6 मीटर (5 x 10 -6 फीट)।
- कच्चा लोहा: 2.4 x 10 -4 m (8 x 10 -4 फीट)।
- गढ़ा लोहा: 4.6 x 10 -5 मीटर (1.5 x 10 -4 फीट)।
- रिलेटेड स्टील: 1.8 x 10 -3 m (6 x 10 -3 फीट)।
- वाणिज्यिक स्टील या वेल्डेड स्टील: 4.6 x 10 -5 मीटर (1.5 x 10 -4 फीट)।
- डामर लाइनेड कास्ट आयरन: 1.2 x 10 -4 m (4 x 10 -4 फीट)।
- प्लास्टिक और कांच: 0.0 मीटर (0.0 फीट)।
सापेक्ष खुरदरापन का मूल्यांकन प्रश्न में सामग्री के साथ बने पाइप के व्यास को जानने के बाद किया जा सकता है। यदि आप ई के रूप में पूर्ण खुरदरापन और व्यास को डी के रूप में निरूपित करते हैं, तो सापेक्ष खुरदरापन व्यक्त किया जाता है:
उपरोक्त समीकरण एक बेलनाकार पाइप मानता है, लेकिन यदि नहीं, तो हाइड्रोलिक त्रिज्या नामक परिमाण का उपयोग किया जा सकता है, जिसमें व्यास को इस मूल्य से चार गुना बदल दिया जाता है।
पूर्ण खुरदरापन का निर्धारण
पाइपों की खुरदरापन का पता लगाने के लिए, विभिन्न अनुभवजन्य मॉडल प्रस्तावित किए गए हैं जो दीवारों में अनियमितताओं के आकार और उनके वितरण जैसे ज्यामितीय कारकों को ध्यान में रखते हैं।
1933 के आसपास, लुडविग प्रांटल के एक छात्र, जर्मन इंजीनियर जे। निकुर्दासे, विभिन्न आकारों के रेत के दानों के साथ लेपित पाइप, जिनके ज्ञात व्यास वास्तव में पूर्ण खुरदरापन ई हैं। निकुर्दे ने संभाला पाइप जिसके लिए ई / डी मान 0.000985 से 0.0333 तक था,
इन अच्छी तरह से नियंत्रित प्रयोगों में, खुरदरापन समान रूप से वितरित किया गया था, जो व्यवहार में ऐसा नहीं है। हालांकि, ई के ये मूल्य अभी भी अनुमान लगाने के लिए एक अच्छा अनुमान है कि खुरदरापन घर्षण नुकसान को कैसे प्रभावित करेगा।
पाइप के निर्माता द्वारा इंगित किया गया खुरदरापन वास्तव में कृत्रिम रूप से बनाए गए समान है, जैसा कि निकुर्दे और अन्य प्रयोगकर्ताओं ने किया था। इस कारण से इसे कभी-कभी समतुल्य रेत के रूप में जाना जाता है।
लामिनार प्रवाह और अशांत प्रवाह
तरल पदार्थ के आंदोलन की दर के आधार पर विचार करने के लिए पाइप का खुरदरापन एक बहुत ही महत्वपूर्ण कारक है। तरल पदार्थ जिसमें चिपचिपाहट प्रासंगिक है, एक लामिना शासन में या अशांत शासन में स्थानांतरित हो सकता है।
लामिना के प्रवाह में, जिसमें द्रव परतों में व्यवस्थित रूप से चलता है, पाइप की सतह में अनियमितताओं का वजन कम होता है और इसलिए आमतौर पर इसे ध्यान में नहीं रखा जाता है। इस मामले में यह तरल पदार्थ की चिपचिपाहट है जो ऊर्जा के नुकसान के कारण परतों के बीच कतरनी तनाव बनाता है।
लामिना के प्रवाह के उदाहरण कम गति पर नल से पानी की एक धारा निकलते हैं, धुआँ एक जली हुई अगरबत्ती, या स्याही जेट की शुरुआत पानी की एक धारा में इंजेक्ट होती है, जैसा कि ओसबोर्न रेनॉल्ड्स द्वारा निर्धारित किया गया है। 1883 में।
इसके बजाय, अशांत प्रवाह कम व्यवस्थित और अधिक अराजक है। यह एक प्रवाह है जिसमें आंदोलन अनियमित है और बहुत अनुमानित नहीं है। एक उदाहरण है अगरबत्ती से निकलने वाला धुंआ जब यह आसानी से हिलना बंद हो जाता है और अशांति फैलाने वाली अनियमित समझदारी की एक श्रृंखला बनाने लगता है।
रेनॉल्ड्स संख्या एन आर नामक आयामहीन संख्यात्मक पैरामीटर इंगित करता है कि द्रव में निम्नलिखित मानदंडों के अनुसार एक या एक और शासन है:
यदि एन आर <2000 प्रवाह लामिना है; यदि N R > 4000 प्रवाह अशांत है। मध्यवर्ती मूल्यों के लिए, शासन को संक्रमणकालीन माना जाता है और आंदोलन अस्थिर होता है।
घर्षण कारक
यह कारक घर्षण के कारण ऊर्जा हानि को खोजने की अनुमति देता है और केवल लामिना के प्रवाह के लिए रेनॉल्ड्स संख्या पर निर्भर करता है, लेकिन अशांत प्रवाह में, सापेक्ष खुरदरापन मौजूद है।
यदि एफ घर्षण कारक है, तो इसे खोजने के लिए एक अनुभवजन्य समीकरण है, जिसे कोलेब्रुक समीकरण कहा जाता है। यह सापेक्ष खुरदरापन और रेनॉल्ड्स संख्या पर निर्भर करता है, लेकिन इसका संकल्प आसान नहीं है, क्योंकि एफ स्पष्ट रूप से नहीं दिया गया है:
इसीलिए मूडी डायग्राम जैसे कर्व बनाए गए हैं, जो किसी दिए गए रेनॉल्ड्स नंबर और सापेक्ष खुरदरापन के लिए घर्षण कारक के मूल्य को खोजना आसान बनाते हैं। स्पष्ट रूप से, ऐसे समीकरण जो स्पष्ट रूप से f हैं, प्राप्त किए गए हैं, जो कोलेब्रुक समीकरण के काफी करीब हैं।
उम्र बढ़ने के पाइप
वहाँ एक अनुभवजन्य सूत्र पूर्ण खुरदरापन में वृद्धि है कि उपयोग के कारण होता है, कारखाने पूर्ण खुरदरापन ई का मूल्य जानने का मूल्यांकन करना है ओ:
जहाँ e को खुरदरापन के बाद t साल हो गया है और α m / वर्ष, इंच / वर्ष या फुट / वर्ष की इकाइयों के साथ एक गुणांक है जिसे खुरदरापन में वार्षिक वृद्धि की दर कहा जाता है।
मूल रूप से कच्चा लोहे के पाइप के लिए कटौती की जाती है, लेकिन अन्य प्रकार के पाइप के साथ अच्छी तरह से काम करता है जो बिना धातु से बने होते हैं। इनमें, द्रव का पीएच इसके स्थायित्व के संदर्भ में महत्वपूर्ण है, क्योंकि क्षारीय जल प्रवाह को बहुत कम करते हैं।
दूसरी ओर, लेपित पाइप या प्लास्टिक, सीमेंट और चिकनी कंक्रीट समय के साथ खुरदरापन में उल्लेखनीय वृद्धि का अनुभव नहीं करते हैं।
संदर्भ
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