Csővezeték méretezés: csőátmérő számítás
Adja meg a víz térfogatáramát, valamint a súrlódási veszteséget vagy az áramlási sebességet: az eredmény a szükséges belső átmérő és a javasolt névleges méret, a tényleges sebességgel és súrlódási veszteséggel. A névleges méretet közvetlenül is kiválaszthatja és ellenőrizheti. A képletek behelyettesített értékekkel az eredmény alatti „Számítás menete” részben, a méretezési táblázatok, állandók és források az oldal alján, a „Számítási alapok” részben találhatók.
Szigetelt cső páralecsapódásának ellenőrzése Ellenőrizze, hogy a szigetelt hűtővíz-cső felülete páralecsapódik-e, és mekkora a páralecsapódást megelőző legkisebb szigetelésvastagság anyag és burkolat szerint.
Csőméret-táblázat (térfogatáram névleges méretenként)
Ugyanazok a képletek, mint a fenti számítónál (Darcy-Weisbach, 20 °C-os víz, az egyes csőtípusok alapértelmezett érdessége): minden mérethez megadja azt a térfogatáramot, amely 300 Pa/m súrlódási veszteséget ad (a számító alapértéke), és az ehhez tartozó sebességet, továbbá az ASHRAE gyakorlati határánál (50 mm-ig 1,2 m/s, afelett 400 Pa/m) érvényes térfogatáramot. Érdesség ε: SGP acélcső 0,046 mm, rézcső 0,0015 mm. Egyes soroknál, például az 50A (DN 50) rézcsőnél, a 300 Pa/m-hez tartozó térfogatáram nagyobb az ASHRAE-határhoz tartozónál, ilyenkor a kisebbik érték számít.
| Méret | Belső átm. mm | Térfogatáram 300 Pa/m-nél L/min | Ugyanaz a térfogatáram m³/h | Áramlási sebesség m/s | Térfogatáram az ASHRAE-határnál L/min | Határ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Szénacél cső SGP (JIS G 3452) | ||||||
| 15A | 16.1 | 6.3 | 0.38 | 0.52 | 14.7 | 1.2 m/s |
| 20A | 21.6 | 14.0 | 0.84 | 0.64 | 26.4 | 1.2 m/s |
| 25A | 27.6 | 27.1 | 1.63 | 0.76 | 43.1 | 1.2 m/s |
| 32A | 35.7 | 54.2 | 3.25 | 0.90 | 72.1 | 1.2 m/s |
| 40A | 41.6 | 81.7 | 4.90 | 1.00 | 97.9 | 1.2 m/s |
| 50A | 52.9 | 155 | 9.31 | 1.18 | 158 | 1.2 m/s |
| 65A | 67.9 | 302 | 18.10 | 1.39 | 351 | 400 Pa/m |
| 80A | 80.7 | 477 | 28.62 | 1.55 | 555 | 400 Pa/m |
| 90A | 93.2 | 699 | 41.93 | 1.71 | 813 | 400 Pa/m |
| 100A | 105.3 | 965 | 57.91 | 1.85 | 1 123 | 400 Pa/m |
| 125A | 130.8 | 1 712 | 102.70 | 2.12 | 1 990 | 400 Pa/m |
| 150A | 155.2 | 2 687 | 161.22 | 2.37 | 3 122 | 400 Pa/m |
| Rézcső, L típus (ASTM B88) | ||||||
| 15A (1/2) | 13.8 | 4.4 | 0.27 | 0.49 | 10.8 | 1.2 m/s |
| 20A (3/4) | 19.9 | 12.0 | 0.72 | 0.64 | 22.5 | 1.2 m/s |
| 25A (1) | 26.0 | 24.8 | 1.49 | 0.78 | 38.3 | 1.2 m/s |
| 32A (1-1/4) | 32.1 | 43.8 | 2.63 | 0.90 | 58.4 | 1.2 m/s |
| 40A (1-1/2) | 38.2 | 70.0 | 4.20 | 1.02 | 82.6 | 1.2 m/s |
| 50A (2) | 50.4 | 147 | 8.83 | 1.23 | 144 | 1.2 m/s |
| 65A (2-1/2) | 62.6 | 263 | 15.78 | 1.42 | 309 | 400 Pa/m |
| 80A (3) | 74.8 | 423 | 25.39 | 1.61 | 496 | 400 Pa/m |
| 100A (4) | 99.2 | 898 | 53.88 | 1.94 | 1 053 | 400 Pa/m |
Válassza azt a legkisebb méretet, amelynek táblázati térfogatárama legalább akkora, mint a tervezett érték. Más vízhőmérséklethez, csőtípushoz vagy térfogatáramhoz használja a fenti számítót.
Számítási alap
A súrlódási veszteséget a Darcy-Weisbach egyenlet (a súrlódási tényezőt a Colebrook-egyenlet adja) vagy a Hazen-Williams képlet adja. Súrlódási veszteség vagy sebesség szerinti méretezésnél először a szükséges belső átmérő adódik; a táblázat legalább ekkora belső átmérőjű legkisebb mérete kerül kiválasztásra, majd a számítás a tényleges belső átmérővel megismétlődik.
| Tétel | Képlet | Megjegyzés · alap |
|---|---|---|
| Nyomásesés (Darcy-Weisbach) | R = Δp/L = (f / D) · ρV²/2 | R (Pa/m), D belső átmérő (m), ρ (kg/m³), V (m/s). Általános egyenlet minden folyadékra és hőmérsékletre |
| Csősúrlódási tényező (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3,7 D) + 2,51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. Ugyanaz a megoldó, mint a légcsatorna-számítónál (a Haaland-közelítésből indulva iterál). A 2300-4000 közötti átmeneti tartományban is ez érvényes, ami a veszteséget magasabbra becsli |
| Csősúrlódási tényező (lamináris) | f = 64 / Re | Re < 2300 (Hagen-Poiseuille); az eredményben lamináris áramlásként jelenik meg |
| Hazen-Williams (SI) | h/L = 10,67 Q^1,852 / (C^1,852 D^4,8704), R = ρ g h/L | Q (m³/s), D (m), h a veszteségmagasság (m). Szobahőmérsékletű víz turbulens áramlására illesztett empirikus összefüggés, ezért nem veszi figyelembe a viszkozitást (hőmérsékletet) és a lamináris áramlást. Használati víz és tűzoltó vezetékeknél gyakori |
| Reynolds-szám, sebesség | Re = V·D / ν, V = Q / (πD²/4) | ν = μ/ρ. Sebesség szerinti méretezésnél D = √(4Q / (πV)) |
| A méret kiválasztása | belső átmérő = külső átmérő − 2 × falvastagság ≥ D | A feltételt teljesítő legkisebb méret a javasolt; a sebesség és a súrlódási veszteség a tényleges belső átmérővel újraszámolódik. Az eggyel nagyobb méret is megjelenik |
| Nyomásmértékegységek | 1 kPa/100 m = 10 Pa/m, 1 mmH₂O = 9,80665 Pa | Ugyanaz az egyezmény, mint a mértékegység-átváltónál. 300 Pa/m = 30 kPa/100 m = 30,6 mmH₂O/m |
Csőméret-táblázatok
Méretek mm-ben, belső átmérő = külső átmérő − 2 × falvastagság. Csak azok a méretek szerepelnek, amelyek adatai forrással ellenőrizhetők voltak. Rendelés vagy kivitelezés előtt vesse össze a szabvánnyal vagy a gyártói táblázattal.
Szénacél cső SGP (JIS G 3452)
A JIS G 3452 szerinti SGP szénacél cső (japán szabvány) külső átmérője és falvastagsága. A koreai KS D 3507 (SPP) ugyanezt a névleges méretrendszert használja, de ez a táblázat JIS-értékek alapján lett ellenőrizve.
| Méret | Külső átm. mm | Falvastagság mm | Belső átm. mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.8 | 16.1 |
| 20A | 27.2 | 2.8 | 21.6 |
| 25A | 34.0 | 3.2 | 27.6 |
| 32A | 42.7 | 3.5 | 35.7 |
| 40A | 48.6 | 3.5 | 41.6 |
| 50A | 60.5 | 3.8 | 52.9 |
| 65A | 76.3 | 4.2 | 67.9 |
| 80A | 89.1 | 4.2 | 80.7 |
| 90A | 101.6 | 4.2 | 93.2 |
| 100A | 114.3 | 4.5 | 105.3 |
| 125A | 139.8 | 4.5 | 130.8 |
| 150A | 165.2 | 5.0 | 155.2 |
| 175A | 190.7 | 5.3 | 180.1 |
| 200A | 216.3 | 5.8 | 204.7 |
| 225A | 241.8 | 6.2 | 229.4 |
| 250A | 267.4 | 6.6 | 254.2 |
| 300A | 318.5 | 6.9 | 304.7 |
Rézcső, L típus (ASTM B88)
ASTM B88 L típusú rézcső. A hüvelykes méretek (pl. 0,625 in külső átmérő) × 25,4; a névleges jelölés a koreai gyakorlat szerint (1/2 = 15A (DN 15)) is fel van tüntetve. A KS D 5301 szabvány táblázatait nem sikerült ellenőrizni.
| Méret | Külső átm. mm | Falvastagság mm | Belső átm. mm |
|---|---|---|---|
| 15A (1/2) | 15.88 | 1.02 | 13.84 |
| 20A (3/4) | 22.23 | 1.14 | 19.94 |
| 25A (1) | 28.58 | 1.27 | 26.04 |
| 32A (1-1/4) | 34.92 | 1.4 | 32.13 |
| 40A (1-1/2) | 41.28 | 1.52 | 38.23 |
| 50A (2) | 53.98 | 1.78 | 50.42 |
| 65A (2-1/2) | 66.68 | 2.03 | 62.61 |
| 80A (3) | 79.38 | 2.29 | 74.8 |
| 100A (4) | 104.78 | 2.79 | 99.19 |
Rézcső, M típus (ASTM B88)
ASTM B88 M típusú rézcső (külső átmérője megegyezik az L típusúéval, csak a fal vékonyabb).
| Méret | Külső átm. mm | Falvastagság mm | Belső átm. mm |
|---|---|---|---|
| 15A (1/2) | 15.88 | 0.71 | 14.45 |
| 20A (3/4) | 22.23 | 0.81 | 20.6 |
| 25A (1) | 28.58 | 0.89 | 26.8 |
| 32A (1-1/4) | 34.92 | 1.07 | 32.79 |
| 40A (1-1/2) | 41.28 | 1.25 | 38.78 |
| 50A (2) | 53.98 | 1.47 | 51.03 |
| 65A (2-1/2) | 66.68 | 1.65 | 63.37 |
| 80A (3) | 79.38 | 1.83 | 75.72 |
| 100A (4) | 104.78 | 2.41 | 99.95 |
Rozsdamentes acél, Sch 10S (JIS G 3459)
JIS G 3459 rozsdamentes acélcső, Sch 10S (a KS D 3576 szabvány azonos sorozata). A 90A (DN 90) méret nem volt ellenőrizhető, ezért kimaradt.
| Méret | Külső átm. mm | Falvastagság mm | Belső átm. mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.1 | 17.5 |
| 20A | 27.2 | 2.1 | 23.0 |
| 25A | 34.0 | 2.8 | 28.4 |
| 32A | 42.7 | 2.8 | 37.1 |
| 40A | 48.6 | 2.8 | 43.0 |
| 50A | 60.5 | 2.8 | 54.9 |
| 65A | 76.3 | 3.0 | 70.3 |
| 80A | 89.1 | 3.0 | 83.1 |
| 100A | 114.3 | 3.0 | 108.3 |
| 125A | 139.8 | 3.4 | 133.0 |
| 150A | 165.2 | 3.4 | 158.4 |
| 200A | 216.3 | 4.0 | 208.3 |
| 250A | 267.4 | 4.0 | 259.4 |
| 300A | 318.5 | 4.5 | 309.5 |
Érdesség ε (Darcy-Weisbach)
Anyagértékek Moody 1944-es súrlódásitényező-diagramjából, mm-re átszámítva. Az érdesség az életkorral és a vízminőséggel nő, ezért más értéket az „Egyéni érték” opcióval adjon meg.
| Anyag | ε (mm) | Moody eredeti értéke |
|---|---|---|
| Kereskedelmi acélcső | 0.046 | 0.00015 ft |
| Horganyzott acélcső | 0.15 | 0.0005 ft |
| Húzott cső (réz, sárgaréz) | 0.0015 | 0.000005 ft |
C együttható (Hazen-Williams)
Az ASHRAE Handbook Fundamentals „Pipe Sizing” fejezete műanyag- és rézcsőre 150-et, új acélcsőre 140-et, erősen korrodált vagy nagyon érdes csőre 100 vagy ennél kisebb értéket ad meg. Az NFPA 13 (sprinkler) nedves acélcsőre 120-at, réz-, rozsdamentes és CPVC csőre 150-et ír elő. Minél kisebb a C, annál nagyobb a számított veszteség.
| Cső | C | Forrás |
|---|---|---|
| Acélcső 120 (NFPA 13) | 120 | NFPA 13 (nedves acélcső) |
| Új acélcső 140 (ASHRAE) | 140 | ASHRAE (új acélcső) |
| Korrodált acélcső 100 (ASHRAE) | 100 | ASHRAE (korrodált vagy érdes cső), NFPA 13 (száraz acélcső) |
| Réz, rozsdamentes, műanyag 150 | 150 | ASHRAE (műanyag, réz), NFPA 13 (réz, rozsdamentes, CPVC) |
A víz fizikai tulajdonságai (101,325 kPa)
A sűrűség az IAPWS-95, a viszkozitás az IAPWS 2008 képlet alapján számolt érték. A számító az 5 °C-os lépésközű táblázatot (5-95 °C) a négy legközelebbi sorból interpolálja; a sorok közötti eltérés 0,02% belül marad.
| Hőmérséklet °C | Sűrűség ρ kg/m³ | Dinamikai viszkozitás μ mPa·s | Kinematikai viszkozitás ν m²/s |
|---|---|---|---|
| 5 | 999.967 | 1.5182 | 1.518 × 10⁻⁶ |
| 10 | 999.702 | 1.3059 | 1.306 × 10⁻⁶ |
| 15 | 999.103 | 1.1376 | 1.139 × 10⁻⁶ |
| 20 | 998.207 | 1.0016 | 1.003 × 10⁻⁶ |
| 30 | 995.649 | 0.7972 | 8.007 × 10⁻⁷ |
| 40 | 992.216 | 0.6527 | 6.579 × 10⁻⁷ |
| 50 | 988.035 | 0.5465 | 5.531 × 10⁻⁷ |
| 60 | 983.196 | 0.4660 | 4.740 × 10⁻⁷ |
| 70 | 977.765 | 0.4036 | 4.127 × 10⁻⁷ |
| 80 | 971.790 | 0.3540 | 3.643 × 10⁻⁷ |
| 90 | 965.310 | 0.3142 | 3.255 × 10⁻⁷ |
| 95 | 961.888 | 0.2971 | 3.089 × 10⁻⁷ |
Sebesség és súrlódási veszteség megválasztása
Az ASHRAE Handbook Fundamentals „Pipe Sizing” fejezete gyakori tervezési gyakorlatként az 50 mm és kisebb csöveknél legfeljebb 1,2 m/s sebességet, a nagyobbaknál legfeljebb 400 Pa/m súrlódási veszteséget ismerteti. Egyes források (Carrier 1960) szerint semmilyen esetben sem szabad 4,6 m/s fölé menni. A számító a javasolt és az eggyel nagyobb méretet ezekhez méri.
A zaj- és eróziós határ a cső anyagától, az éves üzemóráktól, valamint a vízben lévő levegőtől és részecskéktől függ. A számértékekhez lásd a fejezetet és a gyártói adatokat.
Az alapértelmezett 300 Pa/m példa a 400 Pa/m-es határon belül. A szivattyú szállítómagasságának csökkentéséhez válasszon kisebb, a csőméret csökkentéséhez nagyobb értéket.
Számítási példa
Térfogatáram 100 l/min, víz 20 °C, SGP acélcső (ε 0,046 mm), súrlódási veszteség 300 Pa/m, Darcy-Weisbach: Q = 1,667 × 10⁻³ m³/s, szükséges belső átmérő 44,87 mm → javasolt 50A (DN 50) (belső átmérő 52,9 mm): V = 0,758 m/s, Re = 39 979, f = 0,0245, R = 132,8 Pa/m (13,3 kPa/100 m, 13,5 mmH₂O/m). Eggyel nagyobb méret, 65A (DN 65): V = 0,460 m/s, R = 39,0 Pa/m.
Ugyanezekkel a feltételekkel Hazen-Williams képlettel és C = 120 értékkel a szükséges belső átmérő 47,30 mm, és 50A (DN 50) esetén R = 173,9 Pa/m, ami ugyanannál a csőnél körülbelül 30%-kal több a Darcy-eredménynél. Az eredmény erősen függ a választott C értéktől.
Források
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), „Pipe Sizing”: Darcy-Weisbach és Colebrook, jellemző Hazen-Williams C értékek, sebesség- és súrlódásiveszteség-tervezési gyakorlat
- Moody, L. F. (1944), Friction factors for pipe flow, Transactions of the ASME 66: anyagérdesség
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- NFPA 13, Standard for the Installation of Sprinkler Systems: Hazen-Williams C táblázat
- IAPWS R6-95 (a víz állapotegyenlete, sűrűség), IAPWS R12-08 (a víz viszkozitása)
- JIS G 3452 általános csővezetékekhez való szénacélcsövek, JIS G 3459 rozsdamentes acélcsövek, ASTM B88 varrat nélküli rézcső vízhez
Gyakori kérdések
Mekkora sebességhatár érvényes hűtővíz csővezetékekre?
Az ASHRAE Handbook Fundamentals („Pipe Sizing” fejezet) gyakori gyakorlatként az 50 mm-ig terjedő csöveknél legfeljebb 1,2 m/s sebességet, a nagyobbaknál legfeljebb 400 Pa/m értéket ismertet, a Carrier (1960) pedig azt javasolja, hogy a sebesség soha ne haladja meg a 4,6 m/s értéket. A számító a javasolt méretet ezekhez méri.
Hogyan határozható meg a csőméret a térfogatáramból?
Válasszon súrlódási veszteséget (például 300 Pa/m) vagy sebességet, számolja ki a szükséges belső átmérőt, majd válassza a legalább ekkora, legkisebb névleges méretet. Példa: 100 l/min, 20 °C-os víz, SGP acélcső, 300 Pa/m esetén a szükséges belső átmérő 44,87 mm, ezért a választás 50A (DN 50) (belső átmérő 52,9 mm, 0,758 m/s, 132,8 Pa/m).
Hogyan felelnek meg az A-jelölésű méretek a rézcső méreteinek?
A 15A (DN 15) az 1/2 hüvelykes, a 20A (DN 20) a 3/4 hüvelykes, a 25A (DN 25) az 1 hüvelykes rézcsőnek felel meg. A külső átmérő és a falvastagság eltér, ezért a belső átmérő és a megengedett térfogatáram is különbözik; csőtípusonként nézze meg a fenti csőméret-táblázatban.
Utolsó módosítás: 2026-10-12