Laju aliran dan kecepatan
Laju aliran Q adalah volume yang lewat per detik; kecepatan v adalah seberapa cepat fluida bergerak. Keduanya dihubungkan oleh luas penampang pipa A:
Q = A × v, dengan A = π × d² ÷ 4 untuk pipa berdiameter dalam d.
30 L/menit (0,0005 m³/s) dalam pipa 25 mm: A = π × 0,025² ÷ 4 = 0,000491 m², jadi v = 0,0005 ÷ 0,000491 = 1,02 m/s. Mengurangi diameter menjadi setengah melipatempatkan kecepatan.
Laminar atau turbulen
Bilangan Reynolds, Re = ρ × v × d ÷ µ, menentukannya. Di bawah sekitar 2.300 aliran laminar dan halus; di atas sekitar 4.000 turbulen; di antaranya transisi. Air (ρ = 1.000 kg/m³, µ = 1 mPa·s) pada 1,02 m/s dalam 25 mm: Re = 1.000 × 1,02 × 0,025 ÷ 0,001 = 25.500, sepenuhnya turbulen, seperti hampir semua aliran air dalam praktik.
Penurunan tekanan
Gesekan dengan dinding memakan tekanan di sepanjang pipa. Persamaan Darcy-Weisbach memberikan kerugiannya:
Δp = f × (L ÷ d) × ρ × v² ÷ 2
f adalah faktor gesekan: 64 ÷ Re untuk aliran laminar, dan untuk aliran turbulen nilai dari persamaan Colebrook yang bergantung pada Re dan kekasaran dinding (0,0015 mm untuk PVC dan tembaga, 0,045 mm untuk baja, 0,26 mm untuk besi cor). Untuk contoh di atas dalam 20 m PVC, f ≈ 0,025 dan Δp = 0,025 × (20 ÷ 0,025) × 1.000 × 1,02² ÷ 2 ≈ 10.400 Pa, sekitar 0,1 bar atau tinggi tekan 1,06 m. Siku, katup, dan sambungan menambah lagi, biasanya dihitung sebagai panjang pipa ekuivalen.
Memilih ukuran pipa
Pipa suplai air biasanya dirancang untuk 1 sampai 2 m/s: pipa yang lebih lambat lebih mahal, yang lebih cepat berisik, mengikis sambungan, dan kehilangan terlalu banyak tekanan. Jalur isap dijaga di bawah 1 m/s untuk menghindari kavitasi. Penurunan tekanan naik dengan kuadrat kecepatan, jadi naik satu ukuran pipa sering memangkas kerugian hingga dua pertiga.
Kalkulator
Kalkulator Aliran Pipa memberikan kecepatan, bilangan Reynolds, faktor gesekan, dan penurunan tekanan dari laju aliran, diameter, panjang, dan bahan pipa. Kalkulator Bilangan Reynolds menentukan rezim aliran saja, untuk fluida apa pun.