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

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
DN

Vnější průměr d1
[mm]

 

Jmenovitá světlost
DN

Vnější průměr d1
[mm]

 

Jmenovitá světlost
DN

Vnější průměr d1
[mm]

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:

 
Berechnung

Přizpůsobení výpočtu potřebné jmenovité světlosti

Příklad výpočtu ke zjišťování potřebné jmenovité světlosti

kgh 3600sh ⋅ 4 π ⋅ kg m s
⋅ 1000 mm m = 44 mm ≤ DN 50
 

DN

jmenovitá šíře potrubí [mm]

objemový proud [m³/s]

hmotnostní proud [kg/h]

ρ

hustota [kg/m³]

u

orientační rychlost dle tabulky [m/s]

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
1.4550
1.4941

X6CrNiTi18-10
X6CrNiNb18-10
X6CrNiTiB18-10

15E0

Standardní obsah uhlíku, legované molybdenem, stabilizované Ti resp. Nb

1.4571
1.4580

X6CrNiMoTi17-12-2
X6CrNiMoNb17-12-2

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 - více informací

Přiřazení tlaku – teploty pro příruby dle EN 1092-1

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.

Information

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


DN


ØA

PN 40
S

Max. opěr. vzdál
L11)

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

Opěrná vzdálenost potrubí (rozestup od držáku k držáku/ závěsu k závěsu)
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

  • Pára

  • Spaliny

  • Odluh/ odkal

  •  ... 

kompenzátory potrubí

  • kompenzační rameno (L-rameno)

  • kompenzační kolena

  • tvarovky U (u dlouhých, rovných vedení)

  • kluzná ložiska

Kotel a zásobník

kluzná ložiska na patkách a základním rámu

kompenzátory a kompenzační rameno u přívodních a odtokových potrubí

Poloha a druh opatření k absorbování teplotních roztažností

K výpočtu lineární tepelné roztažnosti může být použita následující rovnice:

 
Berechnung

Rovnice pro výpočet lineární tepelné roztažnosti

 

Δl

Lineární tepelná roztažnost [mm]

l

Délka [mm]

α

Koeficient roztažnosti [mm/m]

ΔT

Teplotní rozdíl [K]

Information

Koeficient roztažnosti různých ocelí

Nízkolegovaná ocel (feritická):
α ≈ 1 ... 1,3 [mm/m ∙ 100K] = 10 ... 13 ∙ 10-6 [1/K]

Nerezové oceli (austenitické):
α ≈ 1 ... 1,8 [mm/m ∙ 100K] = 10 ... 18 ∙ 10-6 [1/K]

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.

Funkční rozestupy potrubních vedení na potrubních mostech a přesazené uspořádání přírubových spojů Funkční rozestupy potrubních vedení na potrubních mostech a přesazené uspořádání přírubových spojů