Dobór średnicy rur wody lodowej: kalkulator przepływu i spadku ciśnienia

Dobór średnicy rur wody lodowej zaczyna się od przepływu, a ten wynika z mocy chillera i różnicy temperatur zasilania i powrotu. Kalkulator poniżej liczy przepływ wody albo glikolu, a potem prędkość i spadek ciśnienia w rurach stalowych od DN15 do DN300. Wskazuje też średnicę, która mieści się w typowych granicach dla instalacji chłodniczych.

Jak kalkulator liczy dobór średnicy rur

Przepływ masowy to moc chłodnicza podzielona przez ciepło właściwe cieczy i różnicę temperatur. Gęstość, lepkość i ciepło właściwe bierzemy dla średniej temperatury cieczy z biblioteki CoolProp, która jest jednym z najczęściej używanych źródeł właściwości płynów w inżynierii. Dzięki temu wynik dla glikolu nie jest zawyżony, bo glikol ma mniejsze ciepło właściwe niż woda i przy tej samej mocy potrzebuje większego przepływu.

Natomiast spadek ciśnienia na metr rury liczymy ze wzoru Darcy’ego-Weisbacha. Współczynnik tarcia wyznacza wzór Swamee-Jain dla chropowatości rury stalowej 0,045 mm. Sprawdziliśmy go z dokładnym równaniem Colebrooka: różnica w zakresie prędkości 0,3 do 3 m/s nie przekracza 3 procent.

Dobór średnicy rur a prędkość wody lodowej

Zbyt mała średnica oznacza dużą prędkość, hałas, erozję kolan i duży pobór mocy pompy. Z kolei zbyt duża to wyższy koszt rur, izolacji i glikolu. W praktyce instalacje wody lodowej projektuje się w następujących granicach:

• Rury do DN50: prędkość do około 1,5 m/s.
• Rury DN65 i większe: prędkość do około 2,0 m/s.
• Spadek ciśnienia na prostym odcinku: do około 250 Pa/m.
• W budynkach biurowych i hotelach mniejsze prędkości ze względu na hałas.

Przy doborze średnicy rur kalkulator zaznacza pierwszą średnicę, która spełnia oba warunki. Ponadto do sumy oporów instalacji trzeba dodać opory miejscowe, czyli kolana, trójniki, zawory, filtry i wymiennik chillera. Te dane podaje karta techniczna urządzenia i producent armatury.

Glikol a dobór średnicy rur

Glikol etylenowy i propylenowy mają wyższą lepkość niż woda, szczególnie w niskich temperaturach. Przy 40 procentach glikolu propylenowego i temperaturze poniżej zera lepkość jest nawet kilkanaście razy wyższa niż wody o temperaturze 7 °C. Dlatego rośnie wtedy spadek ciśnienia, a pompa dobrana do wody może nie dać pełnego przepływu. Stężenie dobierzesz w tabeli rozcieńczania glikolu, a moc i przepływ chillera w kalkulatorze wydajności chłodniczej.

Ważne zastrzeżenie

Dobór średnicy rur z kalkulatora ma charakter informacyjny i nie zastępuje projektu instalacji. Średnice wewnętrzne są typowe dla rur stalowych (EN 10255 do DN100, większe wg EN 10220), a rzeczywiste rury mogą mieć inną grubość ścianki. Nie odpowiadamy za skutki doboru instalacji wyłącznie na podstawie kalkulatora. Szczegóły w nocie ograniczenie odpowiedzialności.

Pytania i odpowiedzi

Jaki przepływ wody lodowej ma chiller 100 kW?

Przy różnicy temperatur 5 K, na przykład 7/12 °C, około 17,2 m³/h wody. Przy glikolu przepływ jest większy o kilka do kilkunastu procent, zależnie od stężenia.

Jaką średnicę rury dobrać do chillera 100 kW?

Dla wody 7/12 °C zwykle DN80, przy prędkości około 0,9 m/s i spadku ciśnienia około 120 Pa/m. DN65 jest na granicy, bo spadek ciśnienia przekracza 250 Pa/m.

Czy kalkulator działa dla rur miedzianych i PE?

Nie wprost, bo liczy średnice wewnętrzne rur stalowych i ich chropowatość. Dla innych materiałów wynik przepływu jest poprawny, ale prędkość i spadek ciśnienia trzeba policzyć dla właściwej średnicy wewnętrznej.

Dlaczego różnica temperatur ma znaczenie?

Przepływ jest odwrotnie proporcjonalny do różnicy temperatur. Przy ΔT 3 K zamiast 5 K przepływ rośnie o dwie trzecie, a z nim średnica rur i moc pompy.

Dobór instalacji z serwisem

Dobieramy chillery, pompy i instalacje wody lodowej, a istniejące układy sprawdzamy pomiarem przepływu i ciśnień. Zadzwoń: +48 536 577 385 albo napisz na info@chillerserwis.com. Więcej narzędzi znajdziesz na stronie kalkulatory chłodnicze.