مقدمه :
افت انرژی با سرعت در لوله ها رابطه مستیم دارد و در شرایطی که جریان در لوله آرام است ، افت با سرعت با توان یک مرتبط است ( رابطه خطی ) که در این شرایط عدد رینولدز کمتر از 2100 خواهد بود . در شرایط متلاطم عدد رینولدز بیشتر از 2100 می باشد و رابطه براساس روابط مورد استفاده جهت
n بین افت و سرعت رابطه غیر خطی خواهد بود . نمای n براساس روابط مورد استفاده جهت افت انرژی بین 85/1 تا 2 تغییر می کند که مقدار 85/1 از رابطه هیزن ویلیام و مقدار 2 از رابطه دارسی بدست آمده است .
در مکانیک سیالات 1 دو نوع اتلاف انرزی برای لوله ها در نظر می گیریم: افت بر اثر تغییر قطر لوله ها و انواع اتصالات (
Minor Loss) و دیگری افت بر اثر اصطکاک در لوله ها (Major loss). در این مبحث افت بر اثر تغییر قطر لوله ها و اتصالات را بررسی می کنیم و در خلال این بررسی سعی می کنیم تا حد زیادی با انواع شیرها و هدر رفتن انرزی در آنها آشنا شویم ،در پایان نیز به بررسی انواع مسایل خط لوله می پردازیم: برای شروع فرض می کنیم که خوانندگان محترم با افت بر اثر اصطکاک در لوله ها آشنایی دارند و بیشتر در مورد افت بر اثر تغییر قطر لوله و وجود انواع اتصالات بحث می کنیم. عواملی چون تغییر قطرلوله ها و وجود انواع اتصالات (مانند زانو، انواع شیرها، وجود انحنا در لوله ها و ...) باعث تغییر شکل خطوط جریان و ایجاد گردابه ها (vortex) و در نتیجه هدر رفتن انرژی می شود. این نوع اتلاف با فرمول زیر قابل محاسبه می باشد: hf=(k v2)/2g
k ضریب اتلاف انرژی موضعی (ضریبی تجربی که از جداول مربوطه به دست می آید و بدون بعد است)
v سرعت جریان (معمولا سرعت ورودی را در نظر می گیریم)
K نمادی از تلفات انرژی محسوب می شود ، مثلا هنگامی که قطر لوله بصورت ناگهانی افزایش یابد به گونه ای که نسبت A1/A2 تقریبا برابر صفر شود (A1<
در این نوع شیر یک صفحه داریم که بالا و پایین می رود و بدینوسیله جریان را تنظیم می کنیم. این نوع شیر برای حالتهایی که می خواهیم شیر کاملا باز یا کاملا بسته باشد مناسب است ولی در حالت نیم باز افت آن بسیار شدید می شود و باعث ایجاد سر و صدا می شود.
شیر نوع دوم:
Globe valve
برای حالت کاملا باز به صرفه نیست زیرا ضریب افت موضعی آن در مقایسه با بقیه شیرها درحالت کاملا باز بیشتر است. ولی در حالت نیم باز در مقایسه با نوع اول افت کمتری دارد. شیر نوع سوم:
Butterfly valve
از این نوع شیر برای مجرا های بزرگ که نیاز به سرعت باز و بسته شدن دارند استفاده می شود.
شیر نوع چهارم:
Ball valve
از این نوع شیر در سماورها، شیرهای گاز خانگی و ... بیشتر استفاده می شود و مکانیزم آن به گونه ای است که با 90 درجه چرخش کاملا بسته می شود. در پایان به دنبال دسته بندی انواع مسایل خط لوله و ارایه شیوه کلی حل آن هستیم: