Flutningsgeta vatnsveituröra

Hvernig innra þvermál og rennslishraði ákvarða rennslisgetu vatnsveitulagnar og hvers vegna þrýstifall þarf alltaf að skoða samhliða rörastærð.
NORVION ACADEMY · FRÓÐLEIKUR

Flutningsgeta vatnsveituröra

Hvernig innra þvermál og rennslishraði ákvarða rennslisgetu vatnsveitulagnar og hvers vegna þrýstifall þarf alltaf að skoða samhliða rörastærð.

Þegar rör er valið fyrir vatnsveitu er ekki nóg að spyrja hvort ákveðið rennsli komist í gegnum rörið. Mikilvægara er að skoða hvaða rennslishraði og þrýstifall fylgja því rennsli.

GRUNNHUGTAKIÐ

Flutningsgeta vatnsveitulagnar er ekki ein föst tala

Sama rör getur flutt mismikið vatn eftir því hvaða rennslishraði er leyfður. Aukinn hraði gefur meira rennsli, en hefur jafnframt áhrif á þrýstifall og rekstur kerfisins.

ID Innra þvermál
→
A Flatarmál
→
v Rennslishraði
→
Q Rennsli
→
Δp Þrýstifall
01
INNRA ÞVERMÁL

Vatnið sér innra þvermálið

Við rennslisútreikninga skiptir innra þvermál rörsins mestu máli. Ytra þvermál eitt og sér segir ekki hversu stór vatnsrásin er.

ID = OD − 2e

Þar sem OD er ytra þvermál og e er veggþykkt.

OD 110 mm Ytra þvermál
VEGGUR 10 mm Veggþykkt
ID 90 mm Innra þvermál
Tvö rör með sama OD geta haft mismunandi flutningsgetu.

Ef veggþykktin er mismunandi verður innra þvermálið einnig mismunandi.

02
VATNSRÁSIN

Úr innra þvermáli í flatarmál

Innra þvermálið ákvarðar þverskurðarflatarmál vatnsrásarinnar.

A = π × D² / 4

Þetta er mikilvægt vegna þess að þvermálið kemur fyrir í öðru veldi. Breyting á ID hefur því meiri áhrif á vatnsrásina en einfaldur samanburður á millimetrum gefur til kynna.

ID 90 mm
DÆMI D = 0,090 m A ≈ 0,00636 m²
03
RENNSLISGETA

Flatarmál og rennslishraði gefa rennslið

Þegar flatarmál vatnsrásarinnar er þekkt má reikna hversu mikið vatn fer um rörið við ákveðinn meðalhraða.

Q = A × v
Q Rúmmálsrennsli m³/s
A Flatarmál m²
v Rennslishraði m/s
HAGNÝTT DÆMI

ID 90 mm við 1,5 m/s

Fyrir rör með 90 mm innra þvermál er þverskurðarflatarmálið um 0,00636 m².

RENNSLI Q = 0,00636 × 1,5 ≈ 0,00954 m³/s
RENNSLI ≈ 9,54 l/s
RENNSLI ≈ 34,4 m³/h
RENNSLISHRAÐI 1,5 m/s
INNRA Ø 90 mm
Þetta er rennslið við valinn hraða – ekki algilt hámarksrennsli rörsins.
04
SAMA RÖR

Rennslisgetan breytist með hraðanum

Ef innra þvermálið helst óbreytt eykst rúmmálsrennslið í beinu hlutfalli við rennslishraðann.

Hraði Rennsli l/s Rennsli m³/h
1,0 m/s ≈ 6,36 ≈ 22,9
1,5 m/s ≈ 9,54 ≈ 34,4
2,0 m/s ≈ 12,72 ≈ 45,8
2,5 m/s ≈ 15,90 ≈ 57,2
Tvöfaldur hraði gefur tvöfalt rennsli í sama röri.

En vökvafræðileg áhrif aukins hraða eru ekki línuleg með sama hætti.

ÞRÝSTIFALL

Meira rennsli kostar þrýsting

Það er hægt að auka rennslið í sama röri með því að auka hraðann. Samhliða því eykst þó núningstap í lögninni.

LÆGRI HRAÐI v ↓ Minna rennsli Minna þrýstifall
→
HÆRRI HRAÐI v ↑ Meira rennsli Meira þrýstifall
Þess vegna er spurningin ekki bara: „Kemst þetta rennsli í gegnum rörið?“ Heldur líka: „Hvaða þrýstifall fæ ég við þetta rennsli?“
05
KERFIÐ Í HEILD

Hvað hefur áhrif á þrýstifallið?

Rörastærð og rennsli eru stór hluti myndarinnar, en þrýstifall kerfisins ræðst af fleiri þáttum.

Ø Innra þvermál

Minni vatnsrás gefur meiri hraða við sama rennsli.

Q Rennsli

Aukið rennsli eykur hraða og núningstap.

L Lengd

Lengri lögn gefur meira heildartap vegna núnings.

ε Hrýfi

Innra yfirborð rörsins hefur áhrif á núningsviðnám.

⌁ Fittings og lokar

Beygjur, lokar og tengingar bæta við staðbundnu þrýstitapi.

Δz Hæðarmunur

Hæðarbreytingar hafa áhrif á þrýstingsþörf kerfisins.

06
RÖRASTÆRÐ

Stærra rör getur lækkað rennslishraðann

Ef sama rennsli er flutt um stærra innra þvermál eykst flatarmál vatnsrásarinnar og rennslishraðinn lækkar.

ID
Minna ID Hærri hraði við sama Q
ID
Miðlungs ID Lægri hraði við sama Q
ID
Stærra ID Enn lægri hraði við sama Q
Stærra rör getur minnkað þrýstifall – en er jafnframt stærra og dýrara.

Röraval er því jafnvægi milli flutningsgetu, þrýstifalls, rekstrarforsendna og hagkvæmni.

MIKILVÆGT

„Flutningsgeta“ er ekki eitt hámarksrennsli

Rör hefur ekki eina algilda l/s tölu sem segir hversu mikið vatn það „má“ flytja óháð kerfinu. Reiknuð rennslisgeta byggist á valinni hönnunarforsendu fyrir rennslishraða.

01 Ákvarða þarf rennslisþörf

Hversu mikið vatn þarf kerfið raunverulega að geta flutt?

02 Velja þarf rörastærð

Raunverulegt ID ræður vatnsrásinni.

03 Reikna þarf hraðann

Rennsli og flatarmál ákvarða rennslishraðann.

04 Reikna þarf þrýstifall

Sannreyna þarf að kerfið geti skilað rennslinu við ásættanlegar forsendur.

07
ÞRÝSTIÞOL

Rennslisgeta og þrýstiþol eru ekki sami hlutur

Mikilvægt er að aðgreina rennslisgetu rörsins frá þrýstingsflokkun þess.

Q Rennslisgeta

Tengist meðal annars ID og rennslishraða.

PN / SDR Þrýstiþol

Tengist rörakerfi, efni, veggþykkt, hitastigi og viðeigandi vörugögnum.

Stærra SDR-gildi eða minni veggþykkt getur gefið stærra ID – en þrýstiþol þarf alltaf að skoða sérstaklega.
FRÁ ÞÖRF AÐ RÖRASTÆRÐ

Einföld hugsun við val á vatnsveituröri

01 Rennslisþörf l/s eða m³/h
→
02 Rörastærð OD + veggur
→
03 Innra Ø ID
→
04 Rennslishraði m/s
→
05 Þrýstifall bar / m eða heildartap
MUNA

ID → A → v → Q → Δp

Flutningsgeta vatnsveiturörs ræðst ekki af nafnstærð einni saman. Raunverulegt innra þvermál ákvarðar vatnsrásina og ásamt rennslishraða gefur það mögulegt rennsli.

Næsta skref er alltaf að skoða þrýstifallið. Þannig fæst raunhæf mynd af því hvort valin rörastærð henti kerfinu.

Athugið

Efnið er ætlað til almennrar tæknilegrar fræðslu. Endanlegt val á rörastærð þarf að taka mið af verkefnasértækum forsendum, þar á meðal rennslisþörf, þrýstifalli, hæðarmun, staðbundnu viðnámi, þrýstingsflokki, rekstrarskilyrðum og viðeigandi stöðlum og vörugögnum.