Rörhydraulik

Rörhydraulik är studiet av vätskors beteende i slutna rörsystem och omfattar beräkning av flöde och tryck, energiförluster samt dimensionering av rör, ventiler och anslutningar. Den är central inom vattenförsörjning, avlopp och dränering, samt i värme- och processindustrier där vätskor transporteras genom nätverk av rör. Vanligen behandlas inkompressibla Newtonska vätskor, medan speciella fall kan involvera kompressibla eller icke-Newtonska vätskor.

De grundläggande principerna är kontinuitet och energibevarande. Kontinuiteten uttrycker att massan som flyter in i ett avsnitt måste flyta ut, vilket i rör motsvaras av A1 v1 = A2 v2. Energiomvandlingen beskrivs med Bernoulli-principen, utöver tillskott av tryckförluster längs rörsträckan. Tryckförluster uppstår främst genom friktion mot väggarna och genom fittings. Darcy–Weisbach-likningen används vanligen: Δp = f (L/D) (ρ v^2 / 2), där f beror på Reynolds-tal och rörens grovhet. Som alternativ används ofta Hazen–Williams i vattennät. Beräkningar görs för steady-state eller transienta förlopp.

Komponenter i ett rörsystem inkluderar rör, rörrörkopplingar, ventiler, pumpar och tankar. Pumpar tillför energi för att driva flödet; ventiler reglerar flödet och trycket. Systemet dimensioneras för tillräcklig tryckhållning och för att undvika problem som kavitation och vattenhammarsvängningar. Transienta händelser kräver ofta tidsbaserad analys.

Analysmetoder inkluderar analytiska beräkningar, nätverksmetoder och numeriska metoder som CFD. Vanliga verktyg är nätverksprogram som EPANET och CFD för komplexa flöden. Resultaten används vid dimensionering, projektering och säkerhetsbedömning i hydrauliska rörnät.