Потери давления в пневмолинии

Почему калькулятор считает потери по формуле Дарси-Вейсбах, а не проще?

Формула Дарси-Вейсбах ΔP = λ·L·ρ·v²/(2·d) — стандартный инженерный расчёт потерь на трение в круглой трубе, она учитывает четыре независимые переменные сразу: скорость потока в квадрате, плотность воздуха, длину трассы и коэффициент трения λ, который сам зависит от режима течения. Упрощённые формулы вида «0,5 бар на 100 м» дают только грубую прикидку без учёта диаметра и расхода конкретной линии. На тестовом расчёте калькулятора (трубка ∅5 мм, длина 10 м, расход 100 л/мин, 6 бар) потери составили 0,47 бар — почти вдвое больше грубой нормы «0,5 бар на 100 м», пересчитанной на 10 м (0,05 бар), потому что там расход и диаметр были другими.

Почему скорость воздуха в трубке выше, чем можно подумать по расходу в л/мин?

Расход на входе задают в нл/мин — это «нормальные» литры при атмосферном давлении (≈1,013 бар), а физически воздух в трубке сжат до рабочего давления и занимает меньший объём. Калькулятор сначала переводит нл/мин в фактический расход по формуле Q_факт = Q_нл × 1,013/(P + 1,013), и только потом делит на площадь сечения трубки, чтобы получить скорость. На примере 100 л/мин при 6 бар через трубку с внутренним ∅5 мм фактическая скорость получается 12,3 м/с — заметно ниже, чем если бы взяли расход «как есть» без поправки на сжатие.

Что такое число Рейнольдса в этом расчёте и зачем оно нужно?

Число Рейнольдса Re = ρ·v·d/μ показывает, ламинарный поток воздуха или турбулентный — это меняет саму формулу коэффициента трения λ. При Re < 2300 калькулятор берёт формулу для ламинарного режима (λ = 64/Re), при Re выше — турбулентную формулу Блазиуса (λ = 0,3164/Re^0,25). В контрольном примере (∅5 мм, 100 л/мин, 6 бар) число Рейнольдса получилось около 28 700 — это турбулентный режим, типичный для пневмолиний при обычных расходах, и именно поэтому в формуле используется степень 0,25, а не линейная зависимость от расхода.

Зачем фитингам приписывают "эквивалентную длину" трубы?

Каждый фитинг (прямой, угловой, тройник, клапан) создаёт локальное сопротивление потоку — завихрения на повороте или сужение сечения, и это удобно пересчитать в «эквивалентные метры» прямой трубы с тем же сопротивлением. В калькуляторе базовые значения заданы для трубки ∅5 мм: прямой фитинг — 0,3 м, угловой 90° — 0,8 м, тройник — 1,2 м, клапан или дроссель — 3,0 м, и масштабируются пропорционально диаметру трубки. При двух угловых и одном клапане на трассе 10 м добавляется ещё 4,6 м эквивалентной длины — почти половина от длины самой трассы.

Какая скорость воздуха в трубке считается нормальной?

Ориентир из calculator — не более 15 м/с: при превышении калькулятор выводит отдельное предупреждение независимо от процента потерь давления. Это два разных критерия: один считает абсолютные потери в барах и процентах от рабочего давления, второй — саму скорость потока, и они не всегда совпадают. В контрольном примере (∅5 мм, 100 л/мин, 6 бар) скорость получилась 12,3 м/с — ниже порога в 15 м/с, но при этом потери давления 0,47 бар (7,9%) уже превысили типовой допуск в 5% — то есть линия может быть «в норме по скорости», но не по потерям.