A csővezetékek korának és a szerelés szakszerűségének hatása a hidraulikai ellenállásra

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 Pollack Mihály Pécsi Tudományegyetemen, Gépészmérnöki szekcióban előadott TDK-dolgozatom szolgált alapul e cikk megírásához, mellyel 3. helyezést értem el és továbbjutottam az Országos Tudományos Diákköri konferenciára.

A csővezetékek érdességének hatása

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

 

cso_k_ertek_jav.jpg

A fenti 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 nagyságától. A különböző alapanyagok és csőfajták figyelmen kívül hagyásával láthatjuk, hogy a cél olyan csővezetékek alkalmazása, melynél az abszolút felületi érdesség értéke minél kisebb, így törekedve a lehető legkisebb szivattyúzási energiafelhasználásra, vagyis üzemelési költségre.

 

 

cso_meretek_jav.jpg

 

Napjainkban közkedvelten alkalmazott csővezetékek abszolút felületi érdesség értékeit látjuk, nagyítva a bal oldali 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 acélcsöveknek a „k”- értéke 0,02-0,06mm között van és akár 1,0 mm-re is megnőhet a korrózió és a lerakódások végett. Pártatlanul és műszaki szemmel nézve elmondható, hogy a felületi érdesség érték a rézcső esetében a legkedvezőbb.

Dolgozatom során arra is kerestük a választ, hogy hogyan változik a hidraulikai ellenállás a használat során, az idő függvényében. Az alábbi táblázatban részletezett új és 10 éve használatban lévő rézcsövet vizsgáltuk. A két csővezeték ellenállását külön-külön mértük különböző térfogatáramokon, majd a kapott eredményeket dokumentáltuk és a legkisebb négyzetek módszer segítségével készítettük el az alatta lévő ábrán látható görbéket. A jelleggörbék megmutatják a térfogatáram függvényében a nyomásesést 1 méter hosszúságú 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 olvasott segédletek nem tartalmaznak olyan nyomásveszteség diagramokat, melyek használt rézcsővezetékekre jellemzőek, 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 keringetésének költségét.

 

 Új és használt csővezeték hidraulikai ellenállása (30°C víz)

 

diagr2.jpg

A sorjázás fontossága rézcsővezetékek alkalmazásakor 

5375.jpg

 

Minden anyaghoz tartozik egyfajta szereléstechnológia. Ezeknek a 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 jobbra látható kép szemlélteti. Az alatta  lévő 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 tervezetnél kisebb térfogatáramot kapnak, vízellátásnál kevesebb lesz a kifolyt vízmennyiség, gázellátásnál pedig a gázkészülékeknél kisebb lesz a csatlakozási túlnyomás. 

 

 

5376.jpg

 

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 azb alább található táblázatban 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.

diagram.jpg

Sorja hidraulikai ellenállása (30°C víz)

Összefoglalás

 

Megfelelően kiépített rendszer esetében a rézcsővezetékek nyomásnövekedése normál üzemük mellett csekély mértékű, mivel belső felületükön nem, vagy csak minimális lerakódás képződik, 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 energia hatékonyan üzemelhessenek a megrendelő legnagyobb megelégedésére.

 

Szerző: Gergely Dániel Zoltán

Share >