Barion Pixel

VGF&HKL szaklap

Csővezetékek hidraulikai ellenállása

2013/7-8. lapszám | Gergely Dániel Zoltán |  13 878 |

Az alábbi tartalom archív, 8 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

A kezdetekben és napjainkban is az épületgépészeti rendszerek összekötő eleme a „cső”. A csővezetékek mindennapi életünkben jelen vannak, hiszen rajtuk keresztül jutunk az emberi léthez nélkülözhetetlen forráshoz, az ivóvízhez. Rengeteg közismert gyártó kínálatából válogathatunk, oly széles választékban, hogy olykor már bőségzavarunk adódhat.

A csővezetékek érdességének hatása

A csővezetékektől függetlenül tapasztalhatjuk, hogy a különböző anyagok felületét végigsimítva ujjunkkal, különbséget tudunk tenni durva és finom tapintású anyagok között. Tipikus hétköznapi példa, hogy a gyalult fának a tapintása sokkal finomabb, mint egy gyalulatlannak.

Az 1. ábra értelmezi a csővezetékek belső abszolút felületi érdességét a gépészeti gyakorlatban. Ezt a tényezőt „k” betűvel jelöljük, melyet mm mértékegységben szokás megadni. Szokták ezt a tulajdonságot „homokérdességnek” is nevezni, hiszen a legkönnyebben úgy tudjuk meghatározni (előállítani) egy anyag abszolút felületi érdességét, hogy a csőfal belső felületére azonos méretű homokszemcséket ragasztunk. A hidraulikai ellenállás számításakor ez egy nagyon fontos tényező, hiszen a folyadékszállító berendezés üzemelési költsége nagyban függ a felületi érdesség mértékétől. A különböző alapanyagok és csőfajták  figyelmen kívül hagyásával láthatjuk, hogy a cél olyan csővezetékek alkalmazása, melyeknél az abszolút felületi érdesség értéke minél kisebb, így törekedve a lehető legkisebb szivattyúzási energiafelhasználásra, vagyis üzemelési költségre. Napjainkban közkedvelten alkalmazott csővezetékek abszolút felületi érdesség-értékeit látjuk nagyítva a 2. ábrán. A képen megadott értékek megmutatják, hogy a különböző csőtípusok milyen értékeken belül készülnek.

Az ábráról leolvasható, hogy az új rézcsővezetékek felületi érdessége 0,001-0,002 mm között van, és idővel körülbelül 0,005 mm nagyságúra növekedhet. Az új, húzott acélcsövek „k”- értéke 0,02-0,06 mm között van, és akár 1,0 mm-re is megnőhet a korrózió és a lerakódások miatt. Pártatlanul és műszaki szemmel nézve elmondható, hogy a felületi érdesség-érték a rézcső esetében a legkedvezőbb. Arra is kerestük a választ, hogy hogyan változik a hidraulikai ellenállás a használat során, az idő függvényében. Az 1. táblázatban egy új és egy 10 éve használatban lévő rézcsövet vizsgáltunk.

A két csővezeték ellenállását külön-külön mértük különböző térfogatáramokon, majd a kapott eredményeket dokumentáltuk, és a legkisebb négyzetek módszer segítségével készítettük el a 3. ábrán látható görbéket. A jelleggörbék megmutatják a térfogatáram függvényében a nyomásesést 1 méter hosz-szúságú csővezetéken. Látható, hogy a használt és új csővezeték között nincs nagy különbség, így az esetleges lerakódások esetén a térfogatáram-csökkenés igen csekély mértékű. (Az általunk ismert segédletek nem tartalmaznak olyan nyomásveszteség-diagramokat, melyek használt rézcsővezetékekre jellemzők, a különböző jelleggörbék új csővezetékekre értelmezendők.) 

A mérés során bebizonyosodott, hogy a használt rézcsövek hidraulikai ellenállásának növekedése az élettartam során elhanyagolható, a csövek belső felületén normál üzemi körülmények között nem képződik lerakódás, ami növelné az ellenállást és a csőben áramló médium keringtetésének költségét. (A mért csővezetékek tulajdonságai: Szabvány: MSZ EN 1057 (használt), MSZ EN 1057 (új). A használt esetében a település, ahol kb. 50 °C-os HMV-nél, kb. 10 évig alkalmazták: Budapest, II. ker. A mért belső átmérő a használtnál 12,885, míg az újnál 12,889 mm. A falvastagság 1 mm és a keménységi fokozat félkemény mind az új, mind a használt esetében.)

A sorjázás fontossága rézcsővezetékek alkalmazásakor

Minden anyaghoz tartozik egyfajta szereléstechnológia. Ennek betartása nagyon fontos, hogy hibátlanul működő rendszereket valósítsunk meg. A rézcsővezetékek méretre vágásakor belső és külső sorja keletkezik, melyet mindig el kell távolítani. A belső sorját a 4. ábra szemlélteti. Az 5. ábrán látható, hogy a sorja mögött örvénylő folyadékrészecske-mező jön létre, melynek fenntartásához energiára van szükségünk, s ezt az áramló közegből vonjuk el. A sorja meghagyásával fűtési rendszerek esetében a hőleadók a tervezettnél kisebb térfogatáramot kapnak, vízellátásnál kevesebb lesz a kifolyt vízmennyiség, gázellátásnál pedig a gázkészülékeknél kisebb lesz a csatlakozási túlnyomás.
Annak érdekében, hogy megtudjuk, mekkora a sorja hidraulikai ellenállása, különböző méréseket végeztünk. Egy szál rézcsővezetékből két egyforma hosszúságú csődarabot vágtunk, melyből az egyiket sorjáztuk, a másikon pedig az egyik oldalon meghagytuk a sorját, és a kettő különbségéből kaptuk meg a sorja hidraulikai ellenállását a térfogatáram függvényében, melyet a 6. ábrán láthatunk. A jelleggörbék elkészítéséhez szintén alkalmaztuk a legkisebb négyzetek módszerét. Nagyon fontos megjegyezni, hogy az ellenállás értéke a rendszer üzeme során tovább növekedhet, hiszen áramláskor a rendszerben lévő szennyeződések a sorjánál lerakódhatnak.
Végezetül elmondhatjuk, hogy a sorja meghagyása nem jelent ugyan túl nagy nyomásnövekedést egy kötés esetén, azonban egy olyan csőhálózatnál, ahol sok csőkötést kell alkalmazni, a térfogatáram-csökkenés akár jelentős is lehet, amennyiben sehol nem távolítjuk el a sorjákat, és ez idővel még növekedhet.

Összefoglalás

Megfelelően kiépített rendszer esetében a rézcsővezetékek nyomásnövekedése normál üzemük mellett csekély mértékű, mivel belső felületükön nem, vagy csak minimálisan képződik lerakódás, így kijelenthető, hogy ez méretezéskor figyelmen kívül hagyható, azonban más, egyéb anyagú csővezetékeknél nem feltétlenül hanyagolható el a lerakódás hatása.
A sorja miatti nyomásesésre többnyire a kivitelező szakemberek figyelmét szeretnénk felhívni, ezáltal érzékeltetni a sorjázás fontosságát, annak érdekében, hogy a szakszerűen kivitelezett rendszerek hosszú évek múlva is kifogástalanul és energiahatékonyan üzemelhessenek, a megrendelő legnagyobb megelégedésére.

 


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem