Dimenzování potrubí CO2
Systémová data
Pokročilé – rezervy a materiál potrubí
Výparníky
| Název | Okruh | kW |
|---|
Projekt
Soubor je soubor odkazu: dvojitým kliknutím jej otevřete v prohlížeči nebo jej vyberte pomocí Otevřít. Starší soubory .json lze stále otevřít. Stejně jako soubor projektu obsahuje všechna data projektu – sdílejte jej pouze s lidmi, kteří jej mohou vidět.
Možnosti · Jednotky
Schéma toku
Soupis materiálu
Přehled izolace
Připojení jednotlivých výparníků
Hlavní větve
Zobrazit výpočet
Pro každé potrubí
| Potrubí | Hmotnostní průtok [kg/s] | Hustota [kg/m³] | Vnitřní průměr [mm] | Rychlost [m/s] | Re | f | Délka (+ přídavek) [m] | Δp [kPa] | Δp na metr [Pa/m] | Typ potrubí, PS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| #1 1/2" · Kapalina: Chladicí agregát → Chladicí místnost 1 | 0,1043 | 972,4 | 11,2 | 1,09 | 103 000 | 0,0185 | 6 (+1,8) | 7,44 | 954 | K65 · PS 60 bar |
| #2 1/2" · Kapalina: Chladicí místnost 1 → Mraznička 1 | 0,07272 | 972,4 | 11,2 | 0,759 | 71 900 | 0,0198 | 6 (+1,8) | 3,87 | 496 | K65 · PS 60 bar |
| #3 3/8" · Kapalina: Mraznička 1 → Chladicí místnost 2 | 0,05316 | 972,4 | 8,4 | 0,986 | 70 100 | 0,0201 | 6 (+1,8) | 8,84 | 1 130 | K65 · PS 60 bar |
| #4 3/8" · Kapalina: Chladicí místnost 2 → Mraznička 2 | 0,02948 | 972,4 | 8,4 | 0,547 | 38 900 | 0,0226 | 6 (+1,8) | 3,06 | 392 | K65 · PS 60 bar |
| #5 3/8" · Kapalina: Mraznička 2 → Chladicí vitrína MT | 0,01579 | 972,4 | 8,4 | 0,293 | 20 800 | 0,026 | 6 (+1,8) | 1,01 | 129 | K65 · PS 60 bar |
| #6 1/2" · Sání MT: Chladicí agregát → Chladicí místnost 1 | 0,07103 | 70,26 | 11,2 | 10,3 | 584 000 | 0,0146 | 6 (+1,8) | 37,7 | 4 830 | K65 · PS 52 bar |
| #7 3/8" · Sání MT: Chladicí místnost 1 → Chladicí místnost 2 | 0,03946 | 70,26 | 8,4 | 10,1 | 433 000 | 0,0155 | 6 (+1,8) | 52 | 6 670 | K65 · PS 52 bar |
| #8 3/8" · Sání MT: Chladicí místnost 2 → Chladicí vitrína MT | 0,01579 | 70,26 | 8,4 | 4,05 | 173 000 | 0,0173 | 6 (+1,8) | 9,29 | 1 190 | K65 · PS 52 bar |
| #9 1/2" · Sání LT: Chladicí agregát → Mraznička 1 | 0,03326 | 32,8 | 11,2 | 10,3 | 310 000 | 0,0157 | 6 (+1,8) | 19 | 2 430 | K65 · PS 30 bar |
| #10 3/8" · Sání LT: Mraznička 1 → Mraznička 2 | 0,01369 | 32,8 | 8,4 | 7,53 | 170 000 | 0,0174 | 6 (+1,8) | 15 | 1 920 | K65 · PS 30 bar |
| #11 3/8" · Vedení k Chladicí místnost 1 · Kapalina | 0,03157 | 972,4 | 8,4 | 0,586 | 41 600 | 0,0223 | 5 (+1,5) | 2,88 | 443 | K65 · PS 60 bar |
| #12 3/8" · Vedení k Chladicí místnost 1 · Sání MT | 0,03157 | 70,26 | 8,4 | 8,11 | 346 000 | 0,0159 | 5 (+1,5) | 28,4 | 4 370 | K65 · PS 52 bar |
| #13 3/8" · Vedení k Chladicí místnost 2 · Kapalina | 0,02368 | 972,4 | 8,4 | 0,439 | 31 200 | 0,0237 | 5 (+1,5) | 1,72 | 265 | K65 · PS 60 bar |
| #14 3/8" · Vedení k Chladicí místnost 2 · Sání MT | 0,02368 | 70,26 | 8,4 | 6,08 | 260 000 | 0,0164 | 5 (+1,5) | 16,5 | 2 540 | K65 · PS 52 bar |
| #15 3/8" · Vedení k Chladicí vitrína MT · Kapalina | 0,01579 | 972,4 | 8,4 | 0,293 | 20 800 | 0,026 | 5 (+1,5) | 0,84 | 129 | K65 · PS 60 bar |
| #16 3/8" · Vedení k Chladicí vitrína MT · Sání MT | 0,01579 | 70,26 | 8,4 | 4,05 | 173 000 | 0,0173 | 5 (+1,5) | 7,74 | 1 190 | K65 · PS 52 bar |
| #17 3/8" · Vedení k Mraznička 1 · Kapalina | 0,01956 | 972,4 | 8,4 | 0,363 | 25 800 | 0,0247 | 5 (+1,5) | 1,23 | 189 | K65 · PS 60 bar |
| #18 3/8" · Vedení k Mraznička 1 · Sání LT | 0,01956 | 32,8 | 8,4 | 10,8 | 243 000 | 0,0165 | 5 (+1,5) | 24,3 | 3 740 | K65 · PS 30 bar |
| #19 3/8" · Vedení k Mraznička 2 · Kapalina | 0,01369 | 972,4 | 8,4 | 0,254 | 18 100 | 0,0269 | 5 (+1,5) | 0,654 | 101 | K65 · PS 60 bar |
| #20 3/8" · Vedení k Mraznička 2 · Sání LT | 0,01369 | 32,8 | 8,4 | 7,53 | 170 000 | 0,0174 | 5 (+1,5) | 12,5 | 1 920 | K65 · PS 30 bar |
Základ výpočtu
- Metoda
- Každé potrubí je dimenzováno na nejmenší rozměr, který udržuje rychlost na cílové hodnotě nebo pod ní a je dimenzováno pro svůj PS; tlaková ztráta se počítá pomocí Darcy–Weisbachovy rovnice.
- Rovnice
ṁ = Q / (h″(t₀) − h′(t_liq))v = ṁ / (ρ · π·d²/4)Re = ρ·v·d / μf = 0.25 / [log₁₀(ε/(3.7·d) + 5.74/Re^0.9)]² (Re ≥ 2300); f = 64/Re (Re < 2300)Δp = f · (L/d) · ρ·v²/2, L = length × (1 + allowance %)
- Faktor tření
- Swamee–Jain (explicit form of Colebrook–White)
- Data chladiva
- CoolProp, Span–Wagner EOS (R744) 8.0.0
- Normy
- EN 378-2 (PS) · ASTM B280 / EN 12735-1 (outside diameters, walls) · ASME B31.5 (P = 2·S·t/D, S = 41 MPa annealed) · EN 14276 (K65, manufacturer 120 bar)
- Poznámky
- Hmotnostní průtok z chladicího výkonu a entalpického rozdílu mezi sytými parami při odpařovací teplotě a kapalinou při teplotě kapaliny; sací vedení s daným přehřátím.
- Statické výškové rozdíly a tlaková ztráta ventilů a tvarovek nad rámec přídavku nejsou zahrnuty.
Dovolený tlak podle rozměru
| Dimenze | Standardní měď (Cu-DHP) | Zesílená měď (Cu-DHP) | Měď K65 (CuFe2P) zvolený typ trubky |
|---|---|---|---|
| 1/4" 6,4 mm | 98 bar 0,76 mm | 123 bar 0,95 mm | – |
| 3/8" 9,5 mm | 70 bar 0,81 mm | 88 bar 1,02 mm | 120 bar 0,56 mm |
| 1/2" 12,7 mm | 53 bar MT, LT 0,81 mm | 66 bar 1,02 mm | 120 bar 0,75 mm |
| 5/8" 15,9 mm | 46 bar LT 0,89 mm | 57 bar MT, LT 1,11 mm | 120 bar 0,93 mm |
| 3/4" 19,0 mm | 38 bar LT 0,89 mm | 48 bar LT 1,11 mm | 120 bar 1,19 mm |
| 7/8" 22,2 mm | 42 bar LT 1,14 mm | 53 bar MT, LT 1,43 mm | 120 bar 1,38 mm |
| 1-1/8" 28,6 mm | 36 bar LT 1,27 mm | 46 bar LT 1,59 mm | 120 bar 1,78 mm |
| 1-3/8" 34,9 mm | 33 bar LT 1,40 mm | 41 bar LT 1,75 mm | 120 bar 2,17 mm |
| 1-5/8" 41,3 mm | 30 bar LT 1,52 mm | 38 bar LT 1,91 mm | 120 bar 2,56 mm |
| 2-1/8" 54,0 mm | 27 bar ⛔ 1,78 mm | 34 bar LT 2,22 mm | 120 bar 3,35 mm |
| 2-5/8" 66,7 mm | 25 bar ⛔ 2,03 mm | 31 bar LT 2,54 mm | – |
| 3-1/8" 79,4 mm | 24 bar ⛔ 2,29 mm | 30 bar ⛔ 2,86 mm | – |
| 3-5/8" 92,1 mm | 23 bar ⛔ 2,54 mm | 28 bar ⛔ 3,18 mm | – |
| 4-1/8" 104,8 mm | 22 bar ⛔ 2,79 mm | 27 bar ⛔ 3,49 mm | – |
| 5-1/8" 130,2 mm | 20 bar ⛔ 3,18 mm | 25 bar ⛔ 3,97 mm | – |
| 6-1/8" 155,6 mm | 19 bar ⛔ 3,56 mm | 23 bar ⛔ 4,45 mm | – |
Standardní měď (Cu-DHP): Běžná chladicí trubka (ACR). Tlaku CO2 odolávají jen nejmenší dimenze — viz značka ⛔ vůči vašemu návrhovému tlaku.
Zesílená měď (Cu-DHP): Stejný materiál, ale asi o 25 % silnější stěna, pro vyšší dovolený tlak než standardní měď.
Měď K65 (CuFe2P): Vysokopevnostní měděná slitina pro CO2, 120 bar. Standardní volba pro podkritické a transkritické systémy. Vyrábí se jen 3/8″–2-1/8″ — větší dimenze vyžadují jiný materiál potrubí.
Zdroj a metoda: standardní a zesílená měď podle vzorce pro tenkostěnné trubky P = 2·S·t/D s S = 41 MPa (6000 psi), dovoleným napětím žíhané měděné trubky do 38 °C. Tvrdé pájení trubku u každého spoje vyžíhá, proto se pájené zařízení počítá s hodnotou pro žíhanou měď (Copper Tube Handbook, ASME B31.5); hodnota pro taženou tvrdou trubku, asi 69 MPa, platí jen pro převlečné nebo svěrné spoje. K65: výrobcem (Wieland) uvedených 120 bar pro slitinu CuFe2P podle EN 14276, 3/8″–2-1/8″. Před montáží vždy ověřte podle údajů dodavatele.
Ostatní země
Tlakové třídy výše se řídí evropskou praxí (EN 378, EN 14276, EN 13480-3; tloušťky měděných stěn dle ASTM B280/B88). Na jiných trzích se potrubí chladiv navrhuje a schvaluje podle těchto norem. Tato kalkulačka nebyla s těmito normami ověřena – použijte normu platnou v místě instalace zařízení.
USA
- ASME B31.5 – Refrigeration Piping and Heat Transfer Components: dimenzování potrubí, návrhový tlak a zkušební tlak
- ANSI/ASHRAE Standard 15 – Safety Standard for Refrigeration Systems: bezpečnostní požadavky na chladicí zařízení
- ASTM B280 – Seamless Copper Tube for Air Conditioning and Refrigeration Field Service: měděná trubka
Kanada
- CSA B52:23 – Mechanical refrigeration code: norma pro chlazení; pro potrubí odkazuje na ASME B31.5
Austrálie a Nový Zéland
- AS/NZS 5149 – Refrigerating systems and heat pumps — Safety and environmental requirements: bezpečnostní požadavky na chladicí zařízení
- AS 4041 – Pressure piping: dimenzování potrubí, návrhový tlak a zkušební tlak
- AS/NZS 1571 – Copper — Seamless tubes for air-conditioning and refrigeration: měděná trubka
Dimenzování potrubí CO2 – časté otázky
Jak dimenzovat potrubí pro CO2 (R744)?
Kalkulačka určí hmotnostní průtok z chladicího výkonu každého výparníku a vlastností CO2 při teplotě vypařování a kapaliny a zvolí nejmenší rozměr trubky, při kterém rychlost nepřekročí cílovou hodnotu. Tlaková ztráta se počítá podle Darcyho–Weisbacha a zobrazuje se i jako odpovídající pokles teploty (K).
Vypočítat v nástroji výše ↑CO2 (R744): dimenzování ocelového potrubí →
Jakou rychlost uvažovat v sacím a kapalinovém potrubí pro CO2?
Výchozí hodnoty jsou 12 m/s v sání MT a LT a 1,2 m/s v kapalinovém potrubí. Vyšší rychlost dává menší trubky, ale větší tlakovou ztrátu, a stoupací sací potrubí potřebuje dost rychlosti pro návrat oleje do kompresorů. Všechny hodnoty lze změnit.
Proč měděné trubky K65 pro CO2?
Zařízení s CO2 pracují s mnohem vyššími tlaky než zařízení s HFC. K65 (slitina CuFe2P, EN 14276) je určena pro 120 bar v rozměrech 3/8" až 2-1/8" a je zde zvolena jako výchozí. Běžná měď ACR má ve větších rozměrech mnohem nižší dovolený tlak; rozměr, který nevydrží zadaný návrhový tlak, je označen ⛔ a nikdy není zvolen automaticky.
Vypočítat v nástroji výše ↑CO2 (R744): dimenzování ocelového potrubí →
Jaký nejvyšší dovolený tlak (PS) zadat?
Výchozí hodnoty – 52 bar sání MT, 30 bar sání LT a 60 bar kapalina – jsou běžné výchozí hodnoty pro transkritický booster systém CO2 podle EN 378-2. Vždy použijte PS vlastního zařízení podle EN 378 a směrnice PED.
Vypočítat v nástroji výše ↑Pojistný ventil a výfukové potrubí (EN 13136 / EN ISO 24664) →
Funguje kalkulačka pro transkritické booster systémy?
Ano. Na nízkotlaké straně dimenzuje sání MT, sání LT a kapalinové potrubí od sběrače k výparníkům, kde je CO2 podkritický (−50 až +10 °C). Zaškrtněte „Potrubí k chladiči plynu“ a dimenzuje se i vysokotlaká strana: výtlak k chladiči plynu a zpátečka z něj (75–140 bar, data CO2 z CoolProp). Dovolené tlaky jsou počítány při pokojové teplotě, proto dovolený tlak výtlačného potrubí ověřte při jeho skutečné teplotě.
Je kalkulačka zdarma a co dostanu?
Je zdarma a bez registrace. Dostanete rozměr trubky, rychlost a tlakovou ztrátu každého úseku, soupis materiálu podle rozměrů, izolaci a schéma zařízení, které se tiskne na A4 až A1 a lze je uložit jako soubor projektu.