Ztráty třením

Při průtoku vzduchu rovným potrubím dochází k tlakové ztrátě přeměnou mechanické energie v tepelnou třením. Velikost této ztráty je dána charakterem proudění, tj. laminární, resp. turbulentní, drsností, délkou a průměrem potrubí, rychlostí proudění a hustotou proudícího vzduchu. Charakter proudění určuje Reynoldsovo číslo. Toto podobnostní číslo vyjadřuje poměr setrvačných a třecích sil v proudícím vzduchu. Závislost Darcyho-Weissbachova třecího koeficientu λ na Re a relativní drsnosti vykresluje Moodyho diagram a je popsán Colebrookovou-Whiteovou rovnicí: ze které ovšem λ nelze explicitně vyjádřit. Jedna z nejpřesnějších aproximací třecího součinitele λ byla popsána Goudarem a Sonnadem v roce 2006. Tlaková ztráta se vypočítá jako λ násobek dynamického tlaku a poměru délky a průměru potrubí:

Náhlé rozšíření

Při průtoku vzduchu potrubím, jež se náhle rozšiřuje, dochází k odtržení proudění od stěn užšího kanálu. Než dojde k opětovnému přimknutí proudu ke stěnám šiřšího kanálu, víří vzduch v odtržené části proudění, což představuje změnu mechanické energie v tepelnou energii třením, čímž je tento jev spojen s tlakovou ztrátou, která je přímo úměrná čtverci rozdílu rychlostí proudění. Tento poznatek nezávisle na sobě popsali Jean Charles de Borda (francouzský matematik) a Lazare Carnot (francouzský politik, fyzik a voják):

Náhlé zúžení

Při průtoku vzduchu potrubím, jež se náhle zúží, dochází k odtržení proudění od stěn kanálu těsně za jeho zúžením, poněvadž proudění není schopno následovat stěnu kanálu přes ostrou hranu. Než dojde k opětovnému přimknutí proudu ke stěnám užšího kanálu, víří vzduch v odtržené části proudění, což představuje pro hlavní proud vstupující do užšího kanálu pevnou překážku, tj. další zúžení kanálu, díky čemuž je ještě více urychlen (vena contracta v místě 3). Největší ztráty nepředstavuje přechod proudění mezi místy 1 a 3, ale další expanze proudění mezi místy 3 a 2, která představuje tlakové ztráty, jež lze popsat opět pomocí Bordovy-Carnotovy rovnice s užitím součinitele kontrakce ξ, který pro ostré hrany nabývá dle Weisbachových měření hodnot ξ=0,63+0,37.(\frac{A_2}{A_1})^3. Tlakovou ztrátu lze vyčíslit jako ζ násobek dynamického tlaku: kde ztrátový součinitel ζ=(\frac{1}{ξ}-1)^2.

Pozvolné rozšíření

Při průtoku vzduchu potrubím, jež se pozvolna rozšiřuje, tedy v difusoru, dochází ke ztrátám třením při malých úhlech rozevření až do chvíle, kdy je rozevření příliš velké na to, aby stěny difusoru vedly proudění, které se odtrhává v důsledku čehož dochází k prudkému nárůstu ztrát. Ty lze vyčíslit jako ζ násobek dynamického tlaku: kde ztrátový součinitel ζ=(\frac{A_2}{A_1}-1)^2.sinδ.

Pozvolné zúžení

Při průtoku vzduchu potrubím, jež se pozvolna zužuje, tedy v konfusoru, dochází jen k malým ztrátám způsobeným třením. Ty lze vyčíslit jako ζ násobek dynamického tlaku: kde ztrátový součinitel ζ=\frac{λ}{8.sinδ}.[1-(\frac{A_2}{A_1})^2].

Vstupní dýza

Při vtoku vzduchu do potrubí, jež je opatřeno vstupní dýzou, dochází ke ztrátám úměrným poloměru zaoblení vstupní dýzy. Tyto ztráty lze vyčíslit jako ζ násobek dynamického tlaku: kde ztrátový součinitel ζ=0,4.(\frac{r}{D})^2-0,7.\frac{r}{D}+0,35.