Periférie
Potrubí
U instalací potrubních systémů se používají pojmy jmenovitá světlost (DN) a jmenovitý tlak (PN) potrubí jako charakteristické znaky pro to, aby k sobě byly definovány pasující díly jako například přírubové spoje. Jmenovitá světlost a jmenovitý tlak jsou vždy normované.
Dimenzování potrubí, tedy stanovení jmenovité světlosti a jmenovitého tlaku pro potrubí a armatury je přitom vždy otázkou zvážení technicky nezbytných požadavků, jako např. udržování co nejnižších tlakových nebo tepelných ztrát vůči nezbytným investičním a provozním nákladům. Přitom vznikne pro každé potrubí a každé zařízení různé optimum celkových nákladů s ohledem na investiční a provozní náklady. Díky většinou plochému průběhu křivek v oblasti minima celkových nákladů jsou často v optimálním úseku dvě jmenovité světlosti.
Vzorový schematický průběh nákladů u dimenzování potrubních vedení
|
|
Celkové náklady |
|
|
Provozní náklady |
|
|
Investiční náklady |
Pro dimenzování potrubí musí být dodrženy následující kroky:
- stanovení jmen. světl.
- stanovení jmen. tlaku
- volba materiálu
- stanovení vzdál. podpěr
- respektovat tepel. roztažnost
- respektovat při montáži zvláštnosti média
Protože je však třeba k detailnímu posouzení zvážit mnoho jednotlivých specifických parametrů zařízení, technických a obchodních parametrů, jsou potrubní vedení většinou ze zkušeností dimenzována dle ekonomicky smysluplných a technicky nezbytných hodnot pro přípustnou rychlost proudění. V závislosti na médiu a použití se orientační hodnoty v mnoha zařízeních osvědčily jako konformní s praxí.
|
Médium |
Oblast aplikace |
Orientační rychlost |
|
Pára |
0 ... 1 bar |
20 ... 25 m/s |
|
1 ... 40 bar |
30 ... 40 m/s |
|
|
Voda |
sací potrubí |
0,4 (0,25 ... 0,6) m/s |
|
tlakové potrubí |
2 (1,5 ... 3) m/s |
|
|
Kondenzát |
podíl páry |
15 m/s |
|
podíl vody |
2 m/s |
|
|
Spaliny |
16,5 m/s |
|
|
Olej |
lehký olej strana sání |
0,5 m/s |
|
lehký olej tlaková strana |
1 m/s |
|
|
těžký olej strana sání |
0,3 m/s |
|
|
těžký olej tlaková strana |
0,5 m/s |
|
|
Zemní plyn |
Žádné stanovené standardy (dimenzování přes ztrátu tlaku) |
Obvyklé rychlosti (orientační rychlosti) k účelům dimenzování potrubí
Stanovení jmenovité světlosti DN
Jmenovité světlosti následující tabulky nemají žádnou jednotku. Odpovídají pouze přibližně vnitřnímu průměru potrubí v mm. Je to podmíněno výrobou, neboť nástroje na výrobu potrubí jsou stanovovány přes vnější průměr a proto světlý průměr dle tloušťky stěny kolísá. Pro hrubý návrh většinou stačí použít jako veličinu vnitřního průměru pro výpočet jmenovitý průměr.
|
Jmenovitá světlost |
Vnější průměr d1 |
Jmenovitá světlost |
Vnější průměr d1 |
Jmenovitá světlost |
Vnější průměr d1 |
||||
|
6 |
10,2 |
80 |
88,9 |
500 |
508,0 |
||||
|
8 |
13,5 |
100 |
114,3 |
600 |
610,0 |
||||
|
10 |
17,2 |
125 |
139,7 |
700 |
711,0 |
||||
|
15 |
21,3 |
150 |
168,3 |
800 |
813,0 |
||||
|
20 |
26,9 |
200 |
219,1 |
900 |
914,0 |
||||
|
25 |
33,7 |
250 |
273,0 |
1 000 |
1 016,0 |
||||
|
32 |
42,4 |
300 |
323,9 |
1 200 |
1 219,0 |
||||
|
40 |
48,3 |
350 |
355,6 |
1 400 |
1 422,0 |
||||
|
50 |
60,3 |
400 |
406,4 |
1 600 |
1 626,0 |
||||
|
65 |
76,1 |
450 |
457,0 |
Průměr potrubí (EN 10255:2004+A1:2007, EN 1092-1:2013-04, tabulka A.1)
Potřebná jmenovitá světlost může být vypočtena následovně:
Pro optimalizaci jmenovitých světlostí dimenzovaných pouze dle přípustné orientační rychlosti může být v jednotlivých případech smysluplné např. u obzvláště dlouhých potrubí provést za pomoci speciálních programů následný výpočet a optimalizaci jmenovité světlosti potrubí.
Stanovení jmenovitého tlaku PN
Jmenovitý tlak je normovaný tlakový stupeň pro potrubí a armatury. Představuje veličinu pro mechanické a rozměrové vlastnosti daného dílu/ prvku. Konstrukční prvky stejné jmenovité světlosti a se stejným jmenovitým tlakem se k sobě vzájemně hodí. Jmenovitý tlak odpovídá maximálnímu přípustnému přetlaku [bar] při referenční teplotě 20 °C.
Maximální přípustný přetlak konstrukčního prvku však vedle materiálu závisí především také na teplotě. Při vyšších teplotách klesá maximální přípustný přetlak pod jmenovitý tlak. Potrubní vedení nebo armatury pak nesmí být provozovány na jmenovitém tlaku.
Přiřazení tlaku a teploty u přírub probíhá dle skupin materiálů. V oblasti parních kotlů jsou běžné následující materiály a skupiny:
|
Skupina materálu |
Druh materiálu |
Mat. číslo |
Materiál |
|
3E0 |
Nelegované oceli s garantovanými pevnostními vlastnostmi při zvýšených teplotách |
1.0352 |
P245GH |
|
3E1 |
Nelegované oceli se stanovenými vlastnostmi ≤ 400 °C, horní mez průtažnosti > 265 N/mm²; |
1.0460 |
P250GH |
|
4E0 |
Nízkolegované oceli s 0,3 % molybdenu |
1.0426 |
P280GH |
|
12E0 |
Standardní obsah uhlíku, stabilizované Ti resp. Nb |
1.4541 |
X6CrNiTi18-10 |
|
15E0 |
Standardní obsah uhlíku, legované molybdenem, stabilizované Ti resp. Nb |
1.4571 |
X6CrNiMoTi17-12-2 |
Skupiny materiálů dle EN 1092-1:2013-04 tabulky 9, G.2.2, G.3.2, tabulky D.1
Následující diagram zobrazuje průběhy tlaku a teploty pro různé jmenovité tlakové stupně. Prosíme, respektujte zde pokyn z kapitoly Tools – Přiřazení tlaku – teploty, v němž se nachází tabulky k diagramu.
Přiřazení tlaku – teploty pro příruby dle EN 1092-1
|
|
3E0 |
|
|
3E1 |
|
|
4E0 |
|
|
12E0 |
|
|
15E0 |
Stanovení materiálu
Následující tabulka uvádí pouze minimální požadavky na výběr materiálu. Při mimořádných podmínkách instalace, zákaznických požadavcích nebo národních či místních předpisech mohou být použity i odlišné materiály.
|
U všech přívodních a odtokových potrubí parního kotle v oblasti kondenzátu a přídavné vody je třeba se vyhnout materiálům potrubí s obsahem mědi. |
|
Oblast použití |
Materiál potrubí |
|
Parní potrubí |
ocel nebo nerezová ocel s přejímacím atestem |
|
Potrubí napájecí vody |
ocel |
|
Odfuk pojistného ventilu |
ocel |
|
Odvzdušňovací a odvodňovací potrubí |
ocel |
|
Odvodnění sedla ventilu (bezpečnostní ventily) |
měď nebo nerezová ocel |
|
Změkčená voda |
plast (studený) nebo nerez (po zahřátí) |
|
Voda z osmózy |
nerezová ocel |
Minimální požadavky na volbu materiálu
Stanovení vzdálenosti podpěrných prvků
Dostatečným počtem a správným provedením držáků a závěsů musí být zajištěno, aby se potrubí tíhou (vlastní hmotnosti, obsahu, armatur a izolace) a jinými působeními sil (např. na ohybech) nepřípustně nedeformovala.
Požadavky na potrubní držáky jsou vysvětleny v EN 13480- 3.
Potrubí a příruby pro vodu a páru
|
|
|
PN 40 |
Max. opěr. vzdál |
|
10 |
17,2 |
2,0 |
– |
|
15 |
21,3 |
2,0 |
– |
|
20 |
26,9 |
2,3 |
– |
|
25 |
33,7 |
2,6 |
2,9 |
|
32 |
42,4 |
2,6 |
3,2 |
|
40 |
48,3 |
2,6 |
3,5 |
|
50 |
60,3 |
2,9 |
3,9 |
|
65 |
76,1 |
2,9 |
4,7 |
|
80 |
88,9 |
3,2 |
5,4 |
|
100 |
114,3 |
3,6 |
6,2 |
|
125 |
139,7 |
4,0 |
6,9 |
|
150 |
168,3 |
4,5 |
7,5 |
|
200 |
219,1 |
6,3 |
8,6 |
|
250 |
273 |
7,1 |
9,7 |
|
300 |
323,9 |
8,0 |
10,6 |
|
350 |
355,6 |
8,8 |
11,1 |
|
400 |
406,4 |
11,0 |
11,8 |
|
500 |
508 |
14,2 |
12,5 |
|
600 |
610 |
16,0 |
13,2 |
1) Požadavky na opěrnou vzdálenost L1:
– Dle EN 13480- 3:2014 – naplněné vodou, tloušťka izolace 80 mm
– S doplněním interpolací
– L1 omezení prohnutí, do DN 50 = 3 mm prohnutí, od DN 65 = 5 mm prohnutí
– Detaily viz EN 13480- 3
Tepelná roztažnost
Při ohřívání pevných látek se tyto látky roztahují a při zchlazení opět stahují.
Tento efekt musí být na mnoha místech parního kotlového zařízení zohledněn, zejména na místech, na nichž se mohou v provozu vyskytnout vysoké teploty.
Například zde musí být pro plánování a instalaci uvedené následující body:
|
Místo |
Nasazení čeho ... k absorbování roztažnosti |
|
Potrubí
|
kompenzátory potrubí
|
|
Kotel a zásobník |
kluzná ložiska na patkách a základním rámu kompenzátory a kompenzační rameno u přívodních a odtokových potrubí |
K výpočtu lineární tepelné roztažnosti může být použita následující rovnice:
|
Koeficient roztažnosti různých ocelí Nízkolegovaná ocel (feritická): Nerezové oceli (austenitické): |
Potřebné délky kompenzačních ramen k absorbci tepelné roztažnosti musí být zjištěny dle všeobecně uznávaných pravidel techniky.
Minimální rozestup od staveb a sousedních potrubí
Pro montáž potrubních vedení a izolací, jakož i k účelům údržby by měl být dodržen meziprostor minimálně 50 ... 100 mm. Často používaná technická norma pro izolační práce DIN 4140 doporučuje minimální rozestup 100 mm.
K minimalizaci rozestupů by měly být přírubové spoje na potrubních mostech namontovány přesazeně.
