Friktionsförluster

Friktionsförluster är energi- eller tryckförluster som uppstår på grund av friktion mellan en vätska och ytorna den rör sig mot, samt mellan mekaniska delar i en maskin. De påverkar systemets effektbehov och kan leda till större energiförluster och sämre prestanda.

I rörelser med vätska i rör dominerar friktion mellan vätskan och rörväggarna. Den obestridliga formeln som ofta används är Darcy–Weisbach-ekvationen: Δp = f (L/D) (ρ v^2 / 2), där Δp är tryckfallet längs röret, L är längden, D är diameter, ρ är densiteten, v är medeldriftshastigheten och f är friktionsfaktorn. Friktionsfaktorn beror på Reynoldsantalet och ytråhetens relativa mått (ε/D). I laminar strömning är f = 64/Re. Vid turbulent strömning beror f på både Re och rörens grovhet och här ofta beräknas via Colebrook-White-ekvationen eller approximationskurvor som finns i Moody-diagrammet.

Andra faktorer som påverkar friktionsförlusterna är vätskans viskositet och densitet (som förändras med temperatur och sammansättning), rörens diameter, längd och grovhet, samt antal och utformning av böjar, ventiler och sätt att koppla samman komponenter. Mättekniker inkluderar tryck- och flödesmätning längs systemet.

Utöver vätskefriktion i rör uppstår friktion även i maskiner och lågtolerant mekanik: det innebär att arbete går åt till att övervinna glidande friktion i komponenter som lager, tätningar och kugghjul. Smörjmedel och korrekta materialval är viktiga för att begränsa dessa förluster.

I praktiken eftersträvas att minimera friktionsförluster genom val av större diameter, släta ytor, få in- och utpassager, samt effektiv smörjning och underhåll för att öka systemets energieffektivitet.