পাইপের প্রবাহের হার আর চাপের পতন কীভাবে বের করবেন

প্রবাহের হার আর বেগ

প্রবাহের হার Q হলো সেকেন্ডে কত আয়তন পার হয়; বেগ v হলো তরলটি কত দ্রুত চলে। সেগুলো জোড়া থাকে পাইপের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল A দিয়ে:

Q = A × v, যেখানে d ভেতরের ব্যাসের একটি পাইপে A = π × d² ÷ 4।

একটি 25 mm পাইপে 30 L/min (0.0005 m³/s): A = π × 0.025² ÷ 4 = 0.000491 m², তাই v = 0.0005 ÷ 0.000491 = 1.02 m/s। ব্যাস অর্ধেক করলে বেগ চার গুণ হয়ে যায়।

স্তরীয় না অশান্ত

রেনল্ডস সংখ্যা, Re = ρ × v × d ÷ µ, বলে দেয় কোনটি। প্রায় 2,300-র নিচে প্রবাহ স্তরীয় আর মসৃণ; প্রায় 4,000-র ওপরে তা অশান্ত; মাঝেরটা পারাপারের। 25 mm-এ 1.02 m/s-এ পানি (ρ = 1,000 kg/m³, µ = 1 mPa·s): Re = 1,000 × 1.02 × 0.025 ÷ 0.001 = 25,500, অর্থাৎ পুরোপুরি অশান্ত, যেমন কাজের বেলায় প্রায় সব পানির প্রবাহই।

চাপের পতন

দেয়ালের সঙ্গে ঘর্ষণে পাইপ ধরে চাপ খরচ হয়। ডার্সি-ওয়াইসবাখ সমীকরণ ক্ষতিটি দেয়:

Δp = f × (L ÷ d) × ρ × v² ÷ 2

f হলো ঘর্ষণের গুণক: স্তরীয় প্রবাহে 64 ÷ Re, আর অশান্ত প্রবাহে কোলব্রুক সমীকরণ থেকে পাওয়া একটি মান, যা Re আর দেয়ালের খসখসেভাবের ওপর নির্ভর করে (PVC আর তামায় 0.0015 mm, স্টিলে 0.045 mm, ঢালাই লোহায় 0.26 mm)। ওপরের উদাহরণে 20 m PVC-তে f ≈ 0.025 আর Δp = 0.025 × (20 ÷ 0.025) × 1,000 × 1.02² ÷ 2 ≈ 10,400 Pa, অর্থাৎ প্রায় 0.1 bar কিংবা 1.06 m জলস্তম্ভ। কোনা, ভালভ আর জোড়া আরও জোড়ে, যা সাধারণত পাইপের একটি সমতুল্য দৈর্ঘ্য হিসেবে গোনা হয়।

একটি পাইপের মাপ বাছা

পানি সরবরাহের পাইপের মাপ সাধারণত 1 থেকে 2 m/s-র জন্য ঠিক করা হয়: ধীর পাইপের খরচ বেশি, আর দ্রুতগুলো আওয়াজ করে, জোড়া ক্ষয়ে দেয় আর বেশি চাপ হারায়। টানার লাইন 1 m/s-র নিচে রাখা হয়, যাতে ক্যাভিটেশন না হয়। চাপের পতন বেগের বর্গের সঙ্গে বাড়ে, তাই এক পাইপ মাপ ওপরে উঠলে প্রায়ই ক্ষতি দুই-তৃতীয়াংশ কমে যায়।

হিসাব

পাইপের প্রবাহের হিসাব প্রবাহের হার, ব্যাস, দৈর্ঘ্য আর পাইপের মাল থেকে বেগ, রেনল্ডস সংখ্যা, ঘর্ষণের গুণক আর চাপের পতন দেয়। রেনল্ডস সংখ্যার হিসাব যেকোনো তরলের জন্য প্রবাহের ধরনটি আলাদা করেই বের করে।