คำนวณการสูญเสียแรงดัน (Pressure Drop)

คำนวณ ΔP ของท่อตรงรวมกับฟิตติ้งและวาล์วต่าง ๆ (Darcy–Weisbach + Σ K · ½ρv²) ใช้ฐานข้อมูลของไหลและท่อเดียวกับเครื่องคำนวณตัวอื่น

โหมดทดลองใช้

วัสดุ/ขนาด/schedule ของท่อ และการเพิ่มฟิตติ้ง/วาล์ว อยู่ในแพ็กทั้งคลัง — หน้านี้ยังคำนวณ ΔP เต็มรูปแบบให้ด้วยท่อเริ่มต้น (STEEL 2 inch Schedule 40)

สมัครแพ็กทั้งคลัง — ฿349/เดือน

ของไหล

อุณหภูมิ

°C

วัสดุท่อ

แพ็กทั้งคลัง — ปลดล็อกเพื่อเปลี่ยน

คุณสมบัติของไหล

กำลังโหลด…

ข้อมูลท่อและการไหล

ขนาดท่อ (Nominal)

แพ็กทั้งคลัง — ปลดล็อกเพื่อเปลี่ยน

Schedule / Class

แพ็กทั้งคลัง — ปลดล็อกเพื่อเปลี่ยน

อัตราการไหล

หน่วย

ความยาวท่อ

หน่วย

ฟิตติ้ง / วาล์ว (Σ K)Σ K = 0.75

ข้องอ 90° (long radius)×2K=0.60

ประตูน้ำ (เปิดสุด)×1K=0.15

แพ็กทั้งคลัง — ปลดล็อกเพื่อเปลี่ยน

หน่วยแสดงผล

ใส่อัตราการไหล + ความยาวท่อ และเลือกขนาดท่อเพื่อดูผลลัพธ์

ทำความเข้าใจการสูญเสียแรงดัน

Pressure Drop คืออะไร?

Pressure drop (ΔP) คือพลังงานที่ของไหลเสียไปขณะไหลผ่านท่อ — เกิดจากแรงเสียดทานระหว่างของไหลกับผนังท่อ (major losses) บวกกับการสูญเสียที่ฟิตติ้งและวาล์ว (minor losses) ซึ่งกระจายความปั่นป่วนของกระแสในของไหล

ΔP คือสิ่งที่ปั๊มต้องเอาชนะ — ยิ่ง ΔP สูง ปั๊มยิ่งต้องใช้พลังงาน มากขึ้นเพื่อรักษาอัตราการไหลที่ต้องการ การประมาณ ΔP ก่อนการก่อสร้างจึงเป็นขั้นตอนสำคัญในการเลือกขนาดปั๊มและขนาดท่อให้คุ้มค่า

ทำไมถึงต้องคำนวณ?

เลือกขนาดปั๊ม: ΔP รวมของระบบ + static head = total head ที่ปั๊มต้องสร้าง ใช้ข้ามไปเลือกจุดทำงานบน pump curve
เลือกขนาดท่อ: ท่อใหญ่ขึ้น = ΔP ลดลง (ประมาณ $\propto 1/ D^{5}$ ) แต่ท่อราคาขึ้น จุดสมดุลที่ดีคือ ΔP/m ประมาณ 100–500 Pa/m สำหรับน้ำ
ตรวจสอบความเร็ว: ΔP สูงเกินไปมักหมายความว่าความเร็วเกินเกณฑ์ erosional อาจทำให้ท่อสึกหรอเร็วกว่าปกติ
ประเมินค่าใช้จ่ายระยะยาว: พลังงานปั๊มเป็นต้นทุน OPEX ที่ใหญ่ที่สุดของระบบของไหล — ลด ΔP 0.5 bar = ประหยัดไฟ ~5% ตลอดอายุระบบ

วิธีคำนวณ — 4 ขั้นตอน

สูตรหลักมี 3 สมการที่ทำงานร่วมกัน — Reynolds ตัดสินรูปแบบกระแส, Swamee–Jain ให้ค่าตัวประกอบ Darcy $f$ , Darcy–Weisbach ให้ ΔP_friction รวมทั้งความยาว, และ Σ K · ½ρv² ให้ ΔP_minor ของฟิตติ้งทั้งหมด

1Reynolds Number — แบ่ง Laminar / Turbulent

Re ตัดสินว่ากระแสเป็นแบบราบเรียบ (Re < 2000) หรือปั่นป่วน (Re > 4000) — ใช้กำหนดสูตรของ $f$

Re=νvD​

$Re$: Reynolds number, ไม่มีหน่วย
$v$: ความเร็วของไหล, m/s
$D$: เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน, m
$ν$: kinematic viscosity, m²/s

2Friction Factor (Swamee–Jain explicit)

สำหรับ Re > 4000 (turbulent) ใช้สูตร explicit ของ Swamee–Jain ซึ่งประมาณค่า Colebrook ได้แม่นยำ ±1% โดยไม่ต้อง iterate

f=[log10​(3.7Dε​+Re0.95.74​)]20.25​

สำหรับ Re < 2000 ใช้ $f = 64/ Re$ (laminar flow) ช่วง transition (2000 < Re < 4000) interpolate ด้วย cubic Hermite เพื่อกราฟต่อเนื่อง

$f$: Darcy friction factor, ไม่มีหน่วย
$ε$: roughness ของผิวท่อ, m (เหล็กใหม่ $\approx 4.6 \times 1 0^{- 5}$ , PVC $\approx 1.5 \times 1 0^{- 6}$ )

3ΔP_friction (Darcy–Weisbach)

การสูญเสียจากแรงเสียดทานในท่อตรงตลอดความยาว $L$

ΔPfriction​=fDL​⋅21​ρv2

$L$: ความยาวท่อ, m
$ρ$: ความหนาแน่นของไหล, kg/m³
$\frac{1}{2} ρ v^{2}$: velocity head หรือ velocity pressure, Pa

4ΔP_minor (Σ K สำหรับฟิตติ้ง)

ฟิตติ้งและวาล์วแต่ละชิ้นกระจายความปั่นป่วนเพิ่มขึ้น — สร้างการสูญเสียคงที่ (ไม่ขึ้นกับความยาวท่อ) ตามสัมประสิทธิ์ $K$

ΔPminor​=(i∑​Ki​ni​)⋅21​ρv2

ค่า K ของฟิตติ้งทั่วไป (Crane TP-410) ที่ใช้ในเครื่องคำนวณนี้: ข้องอ 90° long-radius $K = 0.3$ , ข้องอ 90° short-radius $K = 0.9$ , ที branch $K = 1.5$ , gate valve เปิด $K = 0.15$ , globe valve เปิด $K = 6.0$ , check swing $K = 2.0$

ΔPtotal​=ΔPfriction​+ΔPminor​

ตัวอย่างคำนวณ (ท่อขนาดเล็กเกินไปโดยตั้งใจ)

พิจารณาน้ำที่ 20°C ในท่อเหล็ก STEEL 3/8 inch Schedule 10 ยาว 100 m อัตราการไหล 30 m³/h, มีข้องอ 90° long-radius 2 ชิ้น + gate valve เปิด 1 ชิ้น (Σ K = 2 · 0.3 + 1 · 0.15 = 0.75) — จงใจเลือกท่อเล็ก เพื่อแสดงว่า ΔP พุ่งสูงขนาดไหนเมื่อท่อเล็กเกินไปสำหรับอัตราการไหลนี้

Step 1: vStep 2: ReStep 3: fStep 4: 21​ρv2Step 5: ΔPfriction​Step 6: ΔPminor​​=AQ​=π/4⋅(0.0125)230/3600​≈67.9m/s=1.004×10−667.9⋅0.0125​≈8.45×105(turbulent)≈0.029(Swamee–Jain,ε/D≈0.0037)=0.5⋅998⋅67.92≈2.30×106Pa=0.029⋅0.0125100​⋅2.30×106≈5.34×108Pa=0.75⋅2.30×106≈1.73×106Pa​

ตัวเลขสูงผิดปกติเพราะตัวอย่างนี้ใช้ท่อเล็กเกินไปสำหรับอัตราไหลนี้ — สถานะของเครื่องคำนวณจะแสดงว่า เกิน erosional ซึ่งเป็นสัญญาณว่าควรเพิ่มขนาดท่อ ลองเปลี่ยนเป็น 2 inch จะเห็น ΔP รวมลดลงประมาณ $(D_{2} / D_{1})^{5}$ เท่า — มากกว่า 100×

ข้อจำกัดและเมื่อไรควรใช้เครื่องมืออื่น

เครื่องคำนวณนี้คำนวณ steady-state ΔP ของท่อตรงเดี่ยว พร้อมฟิตติ้ง — เหมาะกับการประมาณ ΔP ของท่อสายเดียว (e.g. suction line ของปั๊ม, จากถังถึงหัวจ่าย)

ใช้ ตัวจำลองโครงข่ายเต็มรูปแบบ ของ DekEn เมื่อ:

โครงข่ายท่อหลายสาขา หรือมี loop
มีปั๊มหลายตัวที่ต้องแบ่งโหลด (parallel pumps)
ของไหลเป็นแก๊สหรือสองเฟส (compressible / two-phase)
ต้องการแสดงผลกระทบของ heat exchanger หรือ control valve
ต้องการ transient analysis (water hammer / surge)

Indicative engineering results — DekEn implements published methods but is not a substitute for a licensed Professional Engineer. Verify against project data and applicable codes before construction, procurement, or RFQ.

ผลการคำนวณเป็นค่าเบื้องต้น — DekEn ใช้วิธีมาตรฐานที่อ้างอิงได้ แต่ไม่ใช่สิ่งทดแทนวิศวกรวิชาชีพ (PE) โปรดตรวจสอบกับข้อมูลโครงการและมาตรฐานที่เกี่ยวข้องก่อนนำไปก่อสร้าง จัดซื้อ หรือออก RFQ

ตรวจสอบแล้ว · Validated

ระบบจริงของคุณไม่ได้มีท่อเดียว

ตัวจำลองเครือข่ายแก้ทั้งระบบพร้อมกัน — วงรอบปิด ปั๊ม วาล์ว แรงดันกระชาก และการจำลอง 24 ชั่วโมง เปิดตัวอย่างที่ตรวจสอบแล้ว กดรันดูผลจริงได้เลย ไม่ต้องสมัคร