Kaltwassersysteme verbinden alle Geräte mit Kaltwasserleitungen. Wie kann man Kaltwasserleitungen mit einem Diagramm bemessen, ohne eine ausgeklügelte Software zu verwenden?
Im Folgenden werde ich mitteilen, wie ich Kaltwasserleitungen mit dem dimensioniere Reibungsverlusttabelle für geschlossene Rohrsysteme nach Spediteur. Ich verwende einen Reibungsverlust von 8 Fuß Wasser pro 100 Fuß und eine Geschwindigkeit von 10 Fuß pro Sekunde, um die Kaltwasserleitung zu dimensionieren.
Beachten Sie, dass ich das Diagramm für geschlossene Rohrleitungssysteme verwende, da die Kaltwasserleitung im Kühler und in der Klimaanlage ein geschlossener Kreislauf ist.
Meiner Meinung nach sollte die resultierende Kaltwasserleitungsgröße jedoch eher als Referenz und nicht als absolut angesehen werden, da wir den Preis der Kaltwasserleitungen berücksichtigen und die endgültige Kaltwasserleitungsgröße optimieren müssen.
Wie liest man das Reibungsverlustdiagramm?
Wir werden alle 4 Elemente im Reibungsverlustdiagramm verwenden, um Kaltwasserleitungen zu dimensionieren. Im Folgenden erkläre ich jeden von ihnen und wie wir sie verwenden werden.
Reibungsverlust: Wie viel Widerstand gegen das gekühlte Wasser?
Der Reibungsverlust ist der Widerstand, der auf das Kaltwasser aufgrund des Kontakts mit der Innenfläche der Kaltwasserrohre ausgeübt wird. Mit anderen Worten, der Reibungsverlust sagt uns, wie viel Strecke das gekühlte Wasser aufgrund der Reibung nicht zurücklegen kann.
Der Reibungsverlust wird in Fuß Wasser pro 100 Fuß ausgedrückt. Die Maßeinheit für den Reibungsverlust sagt uns, wie viele Fuß Entfernung pro 100 Fuß verloren gehen. Beispielsweise bedeutet ein Reibungsverlust von 8 Fuß Wasser pro 100 Fuß, dass das gekühlte Wasser 8 Fuß weniger pro 100 Fuß zurücklegt, das es zurücklegt.
Kleinere Rohre haben im Allgemeinen höhere Reibungsverluste. Ein Wasserkühlsystem mit hohem Reibungsverlust erfordert eine höhere Pumpenförderhöhe, um das gekühlte Wasser herumzudrücken, und somit höhere Pumpenkosten. Im Gegensatz dazu erfordert ein Wasserkühlsystem mit geringem Reibungsverlust größere Kaltwasserrohre und somit höhere Rohrkosten. Daher müssen wir nach einem Gleichgewichtspunkt streben.
„Ein Umwälzsystem ist so dimensioniert, dass es ein angemessenes Gleichgewicht zwischen erhöhter Pumpleistung aufgrund hoher Reibungsverluste und erhöhten Erstkosten für die Verrohrung aufgrund großer Rohrgrößen bietet. Bei großen Klimaanlagen wird dieser Gleichgewichtspunkt oft als maximale Reibungsrate von 10 Fuß Wasser pro 100 Fuß äquivalenter Rohrlänge angenommen.“
Carrier-Klimaanlage, seit 1915
Carrier empfahl einen Reibungsverlust von nicht mehr als 10 Fuß Wasser pro 100 Fuß. Ich übe mich bei der Dimensionierung von Kaltwasserrohren mit einem Reibungsverlust von nicht mehr als 8 Fuß.
Durchfluss: Wie viel Kaltwasser fließt in der Kaltwasserleitung?
Der Durchfluss oder die Durchflussrate des gekühlten Wassers ist die Menge an Wasservolumen, die erforderlich ist, um in gekühlten Wasserrohren zu fließen. Der Durchfluss wird in Gallonen pro Minute (GPM) ausgedrückt. Es ist nicht schwer zu verstehen, dass Rohre basierend auf der Wasserdurchflussrate dimensioniert werden müssen.
Jeder Kühler hat eine erforderliche Kühlwasserdurchflussrate für seine Nennkühlleistung. Im Allgemeinen gilt: Je niedriger der Kaltwasserdurchfluss, desto geringer die Kühlleistung. Daher müssen wir die Kaltwasserrohre basierend auf der für jeden Kühler erforderlichen Menge an Kaltwasser dimensionieren. Die erforderliche Kaltwasser-Durchflussrate finden Sie normalerweise in den Spezifikationen Ihrer Kältemaschine.
Bei der Dimensionierung des Kaltwasser-Rohrverteilers addieren wir einfach alle zugehörigen Kaltwasser-Durchflussraten und verwenden erneut die Tabelle, um die entsprechende Rohrgröße zu finden.
Geschwindigkeit: Wie schnell bewegt sich das Kaltwasser in der Kaltwasserleitung?
| Rohrgröße (In) |
Fluss | Geschwindigkeit | Druckverlust | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| (US-GPM) | (Liter/s) | (ft/s) | (MS) | (ftH2O/100 Fuß) | (Pa/100 m) | |
| 4 | 140 | 9 | 3.5 | 1.1 | 2.2 | 21827 |
| 6 | 380 | 24 | 4.2 | 1.3 | 1.9 | 18877 |
| 8 | 650 | 41 | 4.2 | 1.3 | 1.4 | 13371 |
| 10 | 1100 | 69 | 4.2 | 1.3 | 1.2 | 11700 |
| 12 | 1800 | 114 | 4.5 | 1.4 | 1.2 | 12093 |
| 14 | 2200 | 139 | 5.1 | 1.6 | 1.1 | 11208 |
| 16 | 3300 | 208 | 5.9 | 1.8 | 1.2 | 11405 |
| 18 | 4500 | 284 | 6.2 | 1.9 | 1.2 | 11503 |
| 20 | 6000 | 379 | 6.7 | 2.0 | 1.2 | 11503 |
| 24 | 11000 | 694 | 7.8 | 2.4 | 1.2 | 11700 |
| 30 | 19000 | 1199 | 8.7 | 2.6 | 1.1 | 10913 |
| 3 | 70 | 4 | 3.0 | 0.9 | 2.3 | 22712 |
Hauptleitungen – maximal zulässiger Durchfluss, Geschwindigkeit und Druckabfall
Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des gekühlten Wassers, wenn es sich in gekühlten Wasserrohren bewegt. Die Geschwindigkeit wird in Fuß pro Sekunde (fps) ausgedrückt. Wir müssen berücksichtigen, wie schnell sich das gekühlte Wasser in gekühlten Wasserrohren bewegt. Je schneller das gekühlte Wasser in den Kühlwasserrohren fließt, desto schneller erfolgt die Erosion an den Kühlwasserrohren und desto kürzer ist die Lebensdauer der Kühlwasserrohre.
Im Allgemeinen gilt: Je schneller sich das Kaltwasser bewegt, desto kürzer ist die Lebensdauer der Kaltwasserleitung. Ich übe, nicht mehr als 10 fps für die Geschwindigkeit von gekühltem Wasser zu verwenden.
Rohrgröße: Was ist die resultierende Kaltwasserrohrgröße?
Die resultierende Rohrgröße wird in Zoll ausgedrückt. Wir können Kaltwasserrohre in Standardgröße von lokalen Kaltwasserrohrlieferanten kaufen. Es gibt keine ungeraden Größen wie 30 mm, 60 mm und 70 mm, es sei denn, sie werden nach Maß gefertigt.
Dimensionierung von Kaltwasserrohren mithilfe eines Reibungsverlustdiagramms
Ich schlage vor, dass Sie das Reibungsverlustdiagramm ausdrucken, um den Dimensionierungsprozess zu vereinfachen. Im Folgenden gebe ich eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Dimensionierung von Kaltwasserleitungen anhand des Reibungsverlustdiagramms:
Beheben Sie den Reibungsverlust des gekühlten Wassers
- Das Auslegungskriterium für den Reibungsverlust beträgt nicht mehr als 8 ft.
- Markieren Sie die Reibungsverlustachse bei 8 Fuß.
Begrenzen Sie die Geschwindigkeit des gekühlten Wassers
- Die Gestaltungskriterien für die Geschwindigkeit ist nicht mehr als 10 ft.
- Markieren Sie die Geschwindigkeitsachse bei 10 Fuß.
Bestimmen Sie die Größe der Kaltwasserleitung
- Ziehen Sie die horizontale Linie für den Durchfluss bei 4,8 GPM (blaue Linie) und finden Sie die Rohrgröße innerhalb der Designkriterien.
- Für dieses Beispiel erhalte ich eine Rohrgröße von 3/4″ (rosa Linie). Ich überprüfe sowohl den Reibungsverlust als auch die Geschwindigkeit, die 5,5 Fuß bzw. 2,8 fps betragen.
- Sowohl der Reibungsverlust als auch die Geschwindigkeit liegen gut innerhalb der Auslegungskriterien. Also, ein 3/4″ Rohrgröße ist geeignet.
Optimieren Sie die Größe der Kaltwasserleitung
- Denken Sie daran, die Rohrgröße immer zu optimieren. Probieren Sie eine kleinere Rohrgröße aus, um die Rohrkosten zu senken.
- Wenn ich zum Beispiel eine Rohrgröße von 1/2″ verwende, habe ich einen Reibungsverlust und eine Geschwindigkeit von 22 Fuß bzw. 5 fps.
- Der Reibungsverlust liegt außerhalb der Auslegungskriterien und somit a 1/2″ Rohrgröße ist nicht geeignet.
- Daher beträgt die endgültige Rohrgröße für gekühltes Wasser immer noch 3/4″ für gekühltes Wasser bei einer Durchflussrate von 4,8 GPM.
Vergessen Sie bei der Dimensionierung großer Rohre nicht die Geschwindigkeit
Meistens ist der Reibungsverlust der Hauptfaktor bei der Dimensionierung von Kaltwasserrohren, da kleine Rohre häufiger vorkommen. Daher vergessen wir das oft Ab etwa 400 GPM wird die Geschwindigkeit zum Hauptfaktor. Daher haben viele Leute den Fehler gemacht, einschließlich mir.
Seien Sie flexibel mit der Rohrgröße für gekühltes Wasser
Manchmal können Sie in eine Situation geraten, in der es zwei Möglichkeiten gibt oder die resultierende Rohrgröße sehr nahe beieinander liegt. In solchen Fällen müssen Sie sich oft zwischen Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten entscheiden.
Das obige Diagramm ist ein Beispiel für eine solche Situation. Wenn Sie beispielsweise ein Kaltwasserrohr für einen Kaltwasserfluss von 1.000 GPM dimensionieren, erhalten Sie eine Rohrgröße von 8″, bei der sowohl der Reibungsverlust als auch die Geschwindigkeit deutlich unter den Konstruktionskriterien liegen. Auf der anderen Seite können Sie sich für eine 6-Zoll-Rohrgröße mit einer Geschwindigkeit von nur etwas mehr als 10 fps entscheiden.
Wenn Sie mich fragen, werde ich mich wahrscheinlich für eine 6-Zoll-Rohrgröße entscheiden, insbesondere wenn die Geschwindigkeit nur 1 fps über dem Designkriterium liegt, das unter Berücksichtigung der Kosten 10 fps beträgt.
Letzter Gedanke
In der Regel steigen die Kosten für Kaltwasserleitungen exponentiell mit der Größe, was nicht nur auf das Material, sondern auch auf Isolierung, Ummantelung, Arbeitsaufwand und Logistik zurückzuführen ist. Eine Nummer größer kann um ein Vielfaches schwieriger zu installieren sein.
Eine weitere zu berücksichtigende Sache ist die Rohrlänge. Wenn die Länge der Kaltwasserleitung relativ kurz ist und Ihre Pumpe eine zu große Pumpenförderhöhe hat, können Sie den zulässigen Reibungsverlust von 8 Fuß auf 10 Fuß oder mehr erhöhen.
Wenn die Kaltwasserleitung sehr lang ist, möchten Sie möglicherweise den Reibungsverlust von 8 Fuß auf 6 Fuß oder weniger senken, um sicherzustellen, dass das Kaltwasser die am weitesten entfernte Klimaanlage erreichen kann.