painehäviöstä

Painehäviöstä tarkoitetaan tilannetta, jossa virtaavan nesteen tai kaasun paine laskee sen kulkiessa putkiston, venttiilien tai muun komponentin läpi. Häviö johtuu kitkasta putken sisäpinnalla sekä virtauksen epämuodostuneesta käyttäytymisestä, turbulenssista ja esteistä kuten mutkista, liitännöistä sekä venttiileistä. Painehäviö voidaan jaotella suurempiin (major) ja pienempiin (minor) painehäviöihin: suuret johtuvat pääasiassa putken pituudesta ja kitkasta, pienet johtuvat lisäesteistä virtausreitillä.

Laskennan perusvaihtoehdot perustuvat Darcy–Weisbach -yhtälöön. Δp = f (L/D) (ρ v^2 / 2), jossa Δp on painehäviö, f on kitkakerroin, L putken pituus, D sisähalkaisija, ρ nesteen tiheys ja v virtaavan aineen nopeus putkessa. Kitkakerroin f riippuu Reynolds-luvusta sekä putken sisäpinnan karheus- tai sileysasteesta; laminaalisessa virtauksessa f ≈ 64/Re. Pienet, paikalliset painehäviöt kuvataan usein K-kertoimilla: Δp = Σ K_i (ρ v^2 / 2). Reaalianalyyseissä painehäviö kasvaa suunnilleen virtauksen nopeuden neliöön.

Painehäviöä mitataan ja käytetään laajasti putkisto- ja ilmanvaihtojärjestelmien suunnittelussa sekä vesihuollossa ja teollisissa prosesseissa. Se vaikuttaa energian kulutukseen, järjestelmän mitoitukseen ja pumpun tai kompuran valintaan.

Painehäviön vähentämiseksi voidaan suurentaa halkaisijaa, pidentää putkijohtoa lyhyemmäksi, suosia sileäpintaisia putkia, minimoida mutkat ja liitännät sekä optimoida venttiilien ja sovittimien kooksi sekä virtauksen nopeutta. Lisäksi järjestelmiä voidaan käyttää oikealla paineen korottamisella tai pumpun kapasiteetin sovituksella siten, että painehäviöt pysyvät hallinnassa.