Падение давления (часто сокращенно «dP» или «ΔP») определяется как разница общего давления между двумя точками сети, несущей жидкость. Падение давления происходит, когда силы трения, вызванные сопротивлением потоку, действуют на жидкость, когда она течет по трубопроводу (например, каналу, трубе или трубке). Это трение преобразует часть гидравлической энергии жидкости в тепловую энергию (т. е. внутреннюю энергию). Поскольку тепловая энергия не может быть преобразована обратно в гидравлическую энергию, жидкость испытывает падение давления, как того требует закон сохранения энергии.
Основными факторами, определяющими сопротивление потоку жидкости, являются скорость жидкости в трубе и вязкость жидкости. Падение давления увеличивается пропорционально силам сдвига трения в трубопроводной сети. Трубопроводная сеть, содержащая высокий показатель относительной шероховатости, а также множество фитингов и соединений труб, схождение труб, расхождение, повороты, шероховатость поверхности и другие физические свойства, повлияют на падение давления. Высокие скорости потока или высокие вязкости жидкости приводят к большему падению давления на участке трубы, клапане или коленчатом соединении. Низкая скорость приведет к меньшему (или отсутствию) падению давления. Жидкость также может быть двухфазной, как при пневматической транспортировке с газом и твердым телом; в этом случае трение твердого тела также должно учитываться для расчета падения давления.
Жидкость в системе всегда будет течь из области более высокого давления в область более низкого давления, если у нее есть путь для этого. При прочих равных условиях более высокий перепад давления приведет к увеличению расхода (за исключением случаев дросселирования потока).
Падение давления в данной системе будет определять количество энергии, необходимое для транспортировки жидкости через эту систему. Например, для перемещения заданного количества воды через трубы меньшего диаметра (с более высокой скоростью и, следовательно, с более высоким перепадом давления) может потребоваться более крупный насос по сравнению с системой с трубами большего диаметра (с более низкой скоростью и, следовательно, с меньшим перепадом давления). ).
Падение давления обратно пропорционально диаметру трубы в пятой степени. Например, уменьшение диаметра трубы вдвое приведет к увеличению перепада давления в (например, с 2 до 64 фунтов на квадратный дюйм), предполагая, что расход не изменится. .
Падение давления в трубопроводе прямо пропорционально длине трубопровода — например, в трубе с двойной длиной будет удвоенное падение давления при одинаковой скорости потока. Трубопроводные фитинги (такие как колена и тройники) обычно приводят к большему падению давления, чем прямые трубы. Таким образом, был разработан ряд корреляций для расчета эквивалентной длины фитингов.
Некоторые клапаны имеют соответствующий коэффициент расхода, обычно известный как Cv или K
Для расчета падения давления существует множество эмпирических расчетов, в том числе:
