Come dimensionare il tubo nel sistema di refrigerazione? (Grafico delle perdite per attrito)

I sistemi ad acqua refrigerata collegano tutte le apparecchiature mediante tubi dell'acqua refrigerata. Senza l'utilizzo di software sofisticati, come dimensionare i tubi dell'acqua refrigerata con un grafico?

Di seguito, condividerò il modo in cui dimensiono i tubi dell'acqua refrigerata utilizzando il Grafico delle perdite per attrito del sistema di tubazioni chiuse per trasportatore. Userò una perdita per attrito di 8 piedi di acqua per 100 piedi e una velocità di 10 piedi al secondo per dimensionare il tubo dell'acqua refrigerata.

Si noti che sto usando il grafico per i sistemi di tubazioni chiuse perché il tubo dell'acqua refrigerata nel refrigeratore e nel condizionatore d'aria è a circuito chiuso.

Tuttavia, a mio parere, la dimensione del tubo dell'acqua refrigerata risultante dovrebbe essere considerata un riferimento piuttosto che un valore assoluto perché dobbiamo considerare il prezzo dei tubi dell'acqua refrigerata e ottimizzare la dimensione finale del tubo dell'acqua refrigerata.

Come leggere la tabella delle perdite per attrito?

Utilizzeremo tutti e 4 gli elementi nella tabella delle perdite per attrito per dimensionare i tubi dell'acqua refrigerata. Di seguito, spiegherò ciascuno di essi e come li useremo.

Perdita per attrito: quanta resistenza all'acqua refrigerata?

La perdita per attrito è la quantità di resistenza esercitata sull'acqua refrigerata a causa del contatto con la superficie interna dei tubi dell'acqua refrigerata. In altre parole, la perdita per attrito ci dice quanta distanza l'acqua refrigerata non è in grado di percorrere a causa dell'attrito.

La perdita per attrito è espressa in piedi d'acqua per 100 piedi. L'unità di misura della perdita per attrito ci dice quanti piedi di distanza si perdono ogni 100 piedi. Ad esempio, una perdita per attrito di 8 piedi di acqua per 100 piedi significa che l'acqua refrigerata viaggia di 8 piedi in meno per ogni 100 piedi che percorre.

I tubi più piccoli generalmente hanno una maggiore perdita per attrito. Un sistema di raffreddamento ad acqua ad alta perdita di attrito richiede una maggiore prevalenza della pompa per spingere l'acqua refrigerata e quindi costi della pompa più elevati. Al contrario, un sistema di raffreddamento ad acqua a bassa perdita di attrito richiede tubi dell'acqua refrigerata più grandi e quindi un costo del tubo più elevato. Pertanto, dobbiamo lottare per un punto di equilibrio.

“Un sistema di ricircolo è dimensionato per fornire un ragionevole equilibrio tra l'aumento della potenza di pompaggio dovuto all'elevata perdita per attrito e l'aumento del costo iniziale delle tubazioni dovuto alle grandi dimensioni dei tubi. Nelle grandi applicazioni di condizionamento dell'aria, questo punto di equilibrio è spesso considerato come un tasso di attrito massimo di 10 piedi di acqua per 100 piedi di lunghezza equivalente del tubo.

Sistema di climatizzazione Carrier, dal 1915

Carrier ha raccomandato una perdita per attrito non superiore a 10 piedi di acqua per 100 piedi. Mi esercito a utilizzare non più di 8 piedi di perdita per attrito durante il dimensionamento dei tubi dell'acqua refrigerata.

Flusso: quanta acqua refrigerata scorre all'interno del tubo dell'acqua refrigerata?

Il flusso o la portata dell'acqua refrigerata è la quantità di volume d'acqua necessaria per viaggiare all'interno dei tubi dell'acqua refrigerata. Il flusso è espresso in galloni al minuto (GPM). Non è difficile capire che i tubi devono essere dimensionati in base alla portata dell'acqua.

Ogni refrigeratore ha una portata d'acqua refrigerata richiesta per la sua capacità di raffreddamento nominale. Generalmente, minore è la portata dell'acqua refrigerata, minore è la capacità frigorifera. Pertanto, dobbiamo dimensionare i tubi dell'acqua refrigerata in base alla quantità di acqua refrigerata richiesta per ciascun refrigeratore. La portata dell'acqua refrigerata richiesta di solito si trova nelle specifiche del proprio refrigeratore.

Quando si tratta di dimensionare il collettore del tubo dell'acqua refrigerata, è sufficiente aggiungere tutte le portate dell'acqua refrigerata associate e utilizzare nuovamente il grafico per trovare la dimensione del tubo corrispondente.

Velocità: quanto velocemente si muove l'acqua refrigerata all'interno del tubo dell'acqua refrigerata?

La velocità è la velocità dell'acqua refrigerata quando viaggia all'interno dei tubi dell'acqua refrigerata. La velocità è espressa in piedi al secondo (fps). Dobbiamo considerare la velocità con cui l'acqua refrigerata si muove all'interno dei tubi dell'acqua refrigerata. Quanto più velocemente l'acqua refrigerata viaggia all'interno dei tubi dell'acqua refrigerata, tanto più rapida è l'erosione sui tubi dell'acqua refrigerata e quindi, tanto più breve è la durata dei tubi dell'acqua refrigerata.

In generale, più veloce è il movimento dell'acqua refrigerata, minore è la durata della tubazione dell'acqua refrigerata. Faccio pratica usando non più di 10 fps per la velocità dell'acqua refrigerata.

Dimensione del tubo: qual è la dimensione risultante del tubo dell'acqua refrigerata?

La dimensione del tubo risultante è espressa in pollici. Possiamo acquistare i tubi dell'acqua refrigerata di dimensioni standard dai fornitori locali di tubi dell'acqua refrigerata. Non ci sono dimensioni dispari come 30 mm, 60 mm e 70 mm a meno che non siano realizzate su misura.

Dimensionamento dei tubi dell'acqua refrigerata utilizzando un grafico delle perdite per attrito

Ti suggerisco di stampare la tabella delle perdite per attrito per facilitare il processo di dimensionamento. Di seguito, fornirò una guida passo passo su come dimensionare i tubi dell'acqua refrigerata utilizzando la tabella delle perdite per attrito:

Correggere la perdita per attrito dell'acqua refrigerata

• I criteri di progettazione per la perdita per attrito non sono superiori a 8 piedi.
• Evidenziare l'asse della perdita per attrito a 8 piedi.

Limita la velocità dell'acqua refrigerata

• I criteri di progettazione del la velocità non è superiore a 10 piedi.
• Evidenziare l'asse della velocità a 10 piedi.

Determinare la dimensione del tubo dell'acqua refrigerata

• Tirare la linea orizzontale per il flusso a 4,8 GPM (linea blu) e trovare la dimensione del tubo all'interno dei criteri di progettazione.
• Per questo esempio, ottengo una dimensione del tubo da 3/4″ (linea rosa). Controllo sia la perdita di attrito che la velocità che sono rispettivamente di 5,5 piedi e 2,8 fps.
• Sia la perdita per attrito che la velocità rientrano ampiamente nei criteri di progettazione. Così, un La dimensione del tubo da 3/4″ è adatta.

Ottimizza le dimensioni del tubo dell'acqua refrigerata

• Ricordarsi di ottimizzare sempre la dimensione del tubo. Prova una dimensione del tubo più piccola nel tentativo di ridurre il costo del tubo.
• Ad esempio, se utilizzo una dimensione del tubo da 1/2 ″, ottengo rispettivamente la perdita per attrito e la velocità di 22 piedi e 5 fps.
• La perdita per attrito è fuori dai criteri di progettazione e quindi, a La dimensione del tubo da 1/2″ non è adatta.
• Pertanto, la dimensione finale del tubo dell'acqua refrigerata è ancora 3/4″ per acqua refrigerata a una portata di 4,8 GPM.

Non dimenticare la velocità quando si dimensionano grandi tubi

La maggior parte delle volte, la perdita per attrito è il fattore principale quando si dimensionano i tubi dell'acqua refrigerata perché i tubi piccoli sono più comuni. Quindi, spesso lo dimentichiamo a partire da circa 400 GPM, la velocità diventa il fattore primario. Pertanto, molte persone hanno commesso l'errore, incluso me stesso.

Sii flessibile con le dimensioni del tubo dell'acqua refrigerata

A volte, potresti trovarti in una situazione in cui ci sono due scelte o la dimensione del tubo risultante è molto vicina. In tali casi, spesso è necessario decidere tra prestazioni, affidabilità e costi.

Il grafico sopra è un esempio di tale situazione. Ad esempio, se stai dimensionando un tubo dell'acqua refrigerata per un flusso di 1.000 GPM di acqua refrigerata, otterrai una dimensione del tubo di 8 pollici con sia la perdita per attrito che la velocità ben al di sotto dei criteri di progettazione. D'altra parte, puoi optare per una dimensione del tubo da 6 pollici con una velocità di poco superiore a 10 fps.

Se me lo chiedi, probabilmente opterò per una dimensione del tubo da 6 ″, specialmente quando la velocità è solo 1 fps in più rispetto ai criteri di progettazione che sono 10 fps, considerando il costo.

Pensiero finale

Come regola generale, il costo dei tubi dell'acqua refrigerata aumenta in modo esponenziale con le dimensioni a causa non solo del materiale ma anche dell'isolamento, del rivestimento, della manodopera e della logistica. Una taglia più grande può essere molte volte più difficile da installare.

Un'altra cosa da considerare è la lunghezza del tubo. Se la lunghezza del tubo dell'acqua refrigerata è relativamente corta e la pompa ha una prevalenza in eccesso, è possibile aumentare la perdita per attrito consentita da 8 piedi a 10 piedi o più.

Analogamente, se il tubo dell'acqua refrigerata è molto lungo, è consigliabile ridurre la perdita per attrito da 2,4 m a 1,8 m o meno per garantire che l'acqua refrigerata possa raggiungere il condizionatore d'aria più lontano.