Colebrook-White sürtünme faktörü hesabı, boru içi türbülanslı akışta 1/√f = −2 × log₁₀[(ε/D)/3.7 + 2.51/(Re × √f)] denklemini iteratif olarak çözerek Darcy-Weisbach sürtünme katsayısını belirler. Sonuç, ΔP = f × (L/D) × (ρ × v²/2) formülünde kullanılarak boru basınç kaybı hesaplanır.
Re < 2300 laminer akışta f = 64/Re uygulanır. Malzeme seçiminize göre pürüzlülük katsayısı ve boru iç çapı otomatik atanır; yalnızca akış hızı ve su sıcaklığını girmeniz yeterlidir.
Temel Formüller
1. Reynolds Sayısı (Re)
Re = (ρ × v × D) / μ- ρ = Akışkan yoğunluğu (kg/m³)
- v = Akış hızı (m/s)
- D = Boru iç çapı (m)
- μ = Dinamik viskozite (Pa·s)
Akış Rejimleri:
- Re < 2300: Laminer Akış — f = 64 / Re
- 2300 ≤ Re ≤ 4000: Geçiş Bölgesi
- Re > 4000: Türbülanslı Akış — Colebrook-White
2. Bağıl Pürüzlülük (ε/D)
ε/D = ε / D- ε = Mutlak pürüzlülük (m)
- D = Boru iç çapı (m)
Boru yüzeyi pürüzlülüğünün çapa oranıdır; sürtünme faktörünü doğrudan etkiler.
3. Colebrook-White Denklemi
1/√f = −2 × log₁₀ [ (ε/D)/3.7 + 2.51/(Re × √f) ]Türbülanslı akışta f iteratif (Newton-Raphson) olarak çözülür.
- f = Darcy-Weisbach sürtünme faktörü (boyutsuz)
4. Darcy-Weisbach Basınç Kaybı
ΔP = f × (L/D) × (ρ × v²/2)veya yük kaybı olarak:
h_f = f × (L/D) × (v²/2g)- ΔP = Basınç kaybı (Pa)
- h_f = Yük kaybı (m)
- L = Boru uzunluğu (m)
- g = 9.80665 m/s²
5. Akış Hızından Debi Hesabı
v = Q / A = (4 × Q) / (π × D²)- Q = Hacimsel debi (m³/s); m³/h ise: v = 4Q / (π × 3600 × D²)
- A = π × D² / 4 (m²)
Malzeme Pürüzlülük Katsayıları ve Çap Standartları
| Malzeme | ε (m) | Gösterim | Standart | Çap Aralığı |
|---|---|---|---|---|
| Bakır | 0.000001 | DN | EN 1057 R250 | DN 10 – DN 267 |
| Pe (PE100) | 0.0000015 | Ø (dış çap) | EN 12201 / ISO 4427 SDR11 PN16 | Ø16 – Ø630 mm |
| Pprc (PP-R) | 0.0000015 | Ø (dış çap) | EN ISO 15874 PN20 | Ø20 – Ø160 mm |
| PVC (U-PVC) | 0.0000015 | Ø (dış çap) | EN 1452 / ISO 1452 PN10 | Ø25 – Ø500 mm |
| Paslanmaz Çelik | 0.000002 | DN | EN ISO 1127 / ANSI B36.19 SCH10S | DN 6 – DN 600 |
| Siyah Çelik | 0.000045 | DN | EN 10255 orta seri | DN 15 – DN 2200 |
| Galvaniz Çelik | 0.000150 | DN | EN 10255 + EN 10240 | DN 15 – DN 1000 |
| Dökme Demir (Sfero) | 0.000250 | DN | ISO 2531 / EN 545 K9 | DN 80 – DN 2600 |
Plastik Borularda DN / Ø Farkı
PE, PPRC ve PVC borularda boyutlandırma dış çap (Ø) üzerinden yapılır. Örneğin Ø32 PPRC boru 32 mm dış çaplı olup PN20'de iç çapı ≈ 21.2 mm'dir. Çelik ve dökme demir borularda DN (anma çapı) kullanılır; DN değeri yaklaşık iç çapı ifade eder.
Hesaplama Adımları
1. Malzeme → ε ve iç çap (D) otomatik atanır.
2. Su sıcaklığı → ρ ve μ lineer interpolasyonla hesaplanır.
3. Re = (ρ × v × D) / μ ve ε/D = ε / D hesaplanır.
4. Re ≤ 2300 ise f = 64/Re (laminer); aksi hâlde Colebrook-White Newton-Raphson ile çözülür.
Suyun Termal Özellikleri Tablosu
Atmosfer basıncında (≈101325 Pa) suyun sıcaklığa bağlı termal ve fiziksel özellikleri:
| Su Sıcaklığı (°C) |
Isıl İletkenlik (W/m·K) |
Özgül Isı (kJ/kg·K) |
Prandtl Katsayısı |
Yoğunluk (kg/m³) |
Dinamik Viskozite (Pa·s) |
Kinematik Viskozite (m²/s) |
Entalpi (kJ/kg) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0,565 | 4,217 | 13,3376 | 999,84 | 0,001787 | 0,000001787 | -0,03 |
| 5 | 0,575 | 4,201 | 11,0999 | 999,96 | 0,001518 | 0,000001518 | 21,01 |
| 10 | 0,584 | 4,192 | 9,3783 | 999,70 | 0,001307 | 0,000001308 | 42,00 |
| 20 | 0,602 | 4,183 | 6,9646 | 998,20 | 0,001002 | 0,000001004 | 83,90 |
| 30 | 0,617 | 4,179 | 5,4018 | 995,65 | 0,000798 | 0,000000801 | 125,72 |
| 40 | 0,630 | 4,179 | 4,3282 | 992,22 | 0,000653 | 0,000000658 | 167,51 |
| 50 | 0,642 | 4,181 | 3,5605 | 988,04 | 0,000547 | 0,000000553 | 209,30 |
| 60 | 0,652 | 4,185 | 2,9931 | 983,20 | 0,000467 | 0,000000475 | 251,12 |
| 70 | 0,661 | 4,190 | 2,5625 | 977,77 | 0,000404 | 0,000000413 | 292,99 |
| 80 | 0,668 | 4,197 | 2,2280 | 971,80 | 0,000355 | 0,000000365 | 334,93 |
| 90 | 0,674 | 4,206 | 1,9634 | 965,32 | 0,000315 | 0,000000326 | 376,95 |
| 100 | 0,679 | 4,216 | 1,7505 | 958,36 | 0,000282 | 0,000000294 | 419,07 |
Not: Bu değerler atmosfer basıncında (≈101.3 kPa) ölçülmüştür. Yüksek basınç veya farklı sıcaklıklarda özellikler değişebilir. Tablodaki değerler Reynolds sayısı, basınç kaybı ve ısı transferi hesaplamalarında kullanılabilir.