Tubi in acciaio (pollici) - Caleffi

1 Tubi in acciaio (pollici)Tubi in acciaio (mm)Tubi in acciaio a pressareTubi in rameTubi multistratoTubi in PEXTubi in PPRTubi in PEFattori correttiviPerdite di carico localizzateVolume non in commercioCopyright DEFINIZIONI62 GRANDEZZE DI BASE6 VELOCIT 6 DENSIT 6 VISCOSIT 7 RUGOSIT 7 NUMERO DI REYNOLDS73 PERDITE DI CARICO CONTINUE8 MOTO LAMINARE8 MOTO TURBOLENTO9 Tubia bassa rugosit 9 Tubi a media rugosit 9 Tubi ad elevata rugosit 94 PERDITE DI CARICO LOCALIZZATE10 METODO DIRETTO10 METODO DELLE PORTATE NOMINALI10 Portata nominale per P = 1 bar10 Portata nominale per P = 0,01 bar10 METODO DELLE LUNGHEZZE EQUIVALENTI 115 LIMITI DI PRECISIONE E TOLLERANZE116 TABELLE E diagrammi PROPOSTI117 PORTATE DI BILANCIAMENTO12 BIBLIOGRAFIA15 INDICE TABELLE E DIAGRAMMI16 INDICELe perdite di carico nei tubi che convogliano acquaLe perdite di carico sono perdite di pressione ( contrasformazioni irreversibili di energia meccanica in calore ) causatedalle resistenze che si oppongono al moto di un fluidoattraverso un perdite di carico possono essere continue o localizzate:-le perdite continue si manifestano lungo i tratti rettilinei ea sezione costante dei condotti.

2 -le perdite localizzate si manifestano in corrispondenza deipezzi speciali ( giunti, raccordi, curve, diramazioni, confluenze, ) e dei componenti che fanno variare la direzione o lasezione di passaggio del - DEFINIZIONICALEFFILe grandezze ( relative sia al fluido sia ai condotti ) che intervengononel calcolo delle perdite di carico sono le seguenti:-velocit ,-densit ,-viscosit ,-rugosit ,-numero di - GRANDEZZE DI BASE perdite di carico continueperdite di carico localizzatePer velocit di un fluido in moto attraverso un condotto siintende la velocit media delle sue particelle. Tale velocit pu essere determinata con la - VELOCIT dove: v = velocit , m/sG = portata, m3/sA = sezione netta del condotto, m2v=GA(1)La stessa formula, in un condotto circolare e con le unit di misuranormalmente utilizzate in termotecnica, assume le seguenti forme:dove: v = velocit , m/sG=portata, l/sD = diametro interno, mmv = 103 4 G D2(2)La densit ( o massa volumica ) di una sostanza data dalrapporto fra la sua massa e il suo densit dell acqua pu essere determinata con la formula ocon la tabella sotto - DENSIT = 1000,18576 + 0,007136 t -- 0,005718 t 2+ 0,00001468 t 310 20 30 40 50 60 70 80 90 999,7998,2995,7992,3988,1983,2977,7971,7 965,2 Densit dell acqua ( Kg/m3) al variare della temperatura ( C)6dove: = densit dell acqua, Kg/m3t = temperatura, Cdove.

3 V = velocit , m/sG=portata, l/hD = diametro interno, mmv = 0,278 4 G D2(3)Le perdite di carico nei tubi che convogliano acquaCALEFFIS erve a stabilire come un fluido si muove all interno di uncondotto ed dato dal seguente - NUMERO DI REYNOLDS dove: Re= numero di Reynolds, adimensionalev = velocit , m/sD = diametro interno, m = viscosit cinematica dell acqua, m2/sRe=v D (4)In particolare, il moto del fluido pu ritenersi:-laminare per Re< particelle del fluido hanno traiettorie ordinate e fra loroparallele ( il moto calmo e regolare );-turbolento per Re particelle del fluido hanno traiettorie irregolari e variabili neltempo ( il moto disordinato ed instabile );-transitorio per Re< moto del fluido non chiaramente n laminare n viscosit assoluta ( o dinamica ) una grandezza che misural attrito interno di un fluido.

4 Nello studio delle perdite di carico,serve soprattutto conoscere la viscosit cinematica che datadal rapporto fra la viscosit assoluta e la densit del viscosit cinematica dell acqua pu essere determinata conla formula o con la tabella sotto - VISCOSIT 7 = ( 1,67952 -- 0,042328 t + 0,000499 t 2-- 0,00000214 t 3) 10 -610 20 30 40 50 60 70 80 90 1,3041,0150,8010,6480,5430,4740,4280,391 0,352 Viscosit cinematica dell acqua ( mm2/s )* al variare della temperatura ( C)dove: = viscosit cinematica dell acqua, m2/st= temperatura, C una grandezza che serve a tener conto delle irregolarit medie di una genere si indica coi simboli ko . - RUGOSIT * Nota: per ottenere la viscosit cinematica in [ m2/s ] moltiplicare i valoridella tabella per 10 i tubi commerciali si possono considerare le seguenti classidi rugosit :1.

5 Bassa rugosit ( 0,001 < < 0,007 mm ) per:tubi in rame, in acciaio inox, multistrato e in materiale plastico;2. media rugosit ( 0,020 < < 0,090 mm ) per:tubi in acciaio nero e zincato;3. elevata rugosit ( 0,200 < < 1,000 mm ) per:tubi incrostati e il calcolo delle perdite di carico, il regime transitorio,cheha un campo di validit alquanto limitato e assai incerto, pu essere assimilato a quello la (4), esplicitando la velocit e ponendo Re= , possibile calcolare le velocit ( dette critiche) oltre le quali il motodel fluido non pi laminare. Per l acqua ( ved. tabella sottoriportata ) si tratta di velocit molto basse, assai inferiori a quelleche normalmente si riscontrano negli impianti = 1/2 = 1 = 2 [ C][m 2/s ]16,4 mm27,4 mm53,2 mmVelocit critiche ( m/s ) dell acqua101,304 10 -60,160,100,05500,543 10 -60,070,040,02800,391 10 -60,050,030,01 AParticolare AMoto laminareMoto turbolentoLe perdite di carico nei tubi che convogliano acquaLe perdite di carico continue possono essere calcolate conla formula di Darcy:3 - PERDITE DI CARICO CONTINUECALEFFID alla formula di Darcy (5), sostituendo Reed Facon le relativeuguaglianze, date dalla (4) e dalla (6), si - MOTO LAMINARE dove.

6 R = perdita di carico continua unitaria, Pa/m Re= numero di Reynolds, adimensionale = densit , kg/m3 = viscosit cinematica dell acqua, m2/sv= velocit , m/sD = diametro interno, mDato che il valore di r generalmente calcolato in base allaportata, nella (10) conviene sostituire la velocit v [ m/s ] con laportata G [ m3/s ] :8 Noti il diametro del tubo, la velocit del fluido e la sua densit ,il solo parametro che risulta indeterminato il fattore di moto laminare Fadipende unicamente dal numero di Reynoldse pu essere determinato con la formula:dove: r = perdita di carico continua unitaria, Pa/mFa= fattore di attrito, adimensionale = densit , kg/m3v= velocit , m/sD = diametro interno, mr =Fa v22 D(5)Fa=64Re(6)Nel moto turbolento Fadipende, invece, da diversi fattori e pu essere determinato con l equazione di Colebrook:(7)1Fa0,5=-- 2 log10(k3,7 D+2,51Re Fa0,5)dove i simboli e le unit di misura sono gli stessi specificati alla(4) e (5), e k rappresenta la rugosit in [ m ] del equazione di Colebrook non , per , risolvibile in modo esplicitorispetto ad Fa.

7 Ragione per cui, in genere, si ricorre a l acqua ( e i liquidi in generale ) si possono utilizzare le relazioni(8) e (9) :Fa= 0,316 Re- 0,25(8)Fa= 0,07 Re- 0,13 D- 0,14(9)dove: Fa= fattore di attrito, adimensionale Re= numero di Reynolds, adimensionaleD = diametro interno, mLa (8) derivata da studi di Blasius pu ritenersi valida per itubi a bassa rugosit ,la (9) derivata da prove sperimentalidegli Autori per i tubi a media rugosit .(10)64 Rer= 64 v D2 D= v232 vD2=2 D v2(11)r=32 D2 4 G D2= 40,74 GTale formula, espressa con le unit di misura normalmenteutilizzate in termotecnica, assume le seguenti forme:dove: r =perdita di carico continua unitaria, Pa/m = densit , kg/m3 = viscosit cinematica dell acqua, m2/sG = portata, l/hD = diametro interno, mmD4(12)r=11,318 106 GD4dove: r =perdita di carico continua unitaria, mm = densit , kg/m3 = viscosit cinematica dell acqua, m2/sG = portata, l/hD = diametro interno, mm(13)r=1,154 106 GD4Le perdite di carico nei tubi che convogliano acquaCALEFFICol moto turbolento, le perdite di carico continue nei tubi checonvogliano l acqua possono essere calcolate con la formula diDarcy (5) e con le relazioni (8) e (9).

8 - MOTO - Tubi a bassa rugosit Dalla formula di Darcy (5), sostituendo Reed Facon le relativeuguaglianze, date dalla (4) e dalla (8), si ottiene:dove: r = perdita di carico continua unitaria, Pa/m Re= numero di Reynolds, adimensionale = densit , kg/m3 = viscosit cinematica dell acqua, m2/sv= velocit , m/sD = diametro interno, mConviene poi ( ved. sottocapitolo ) sostituire la velocit v [ m/s ]con la portata G [ m3/s ] :(14)r = 0,316 (15)Tale formula, espressa con le unit di misura normalmenteutilizzate in termotecnica,assume le seguenti forme:dove: r =perdita di carico continua unitaria, Pa/m = densit , kg/m3 = viscosit cinematica dell acqua, m2/sG = portata, l/hD = diametro interno, mm(16)r=144,12 0,25 dove: r =perdita di carico continua unitaria, mm = densit , kg/m3 = viscosit cinematica dell acqua, m2/sG = portata, l/hD = diametro interno, mm(17)v0,25 D0,25 0,252 D v2= 0,158 0,25 D1,25v1,75r =D4,75G1,75D1,250,158 0,25 ( 4 G D2)1,75= 0,241 0,25 D4,75G1,75r=14,70 0,25 D4,75G1, - Tubi a media rugosit Dalla formula di Darcy (5), sostituendo Reed Facon le relativeuguaglianze date dalla (4) e dalla (9), si ottiene:dove: r = perdita di carico continua unitaria, Pa/m Re= numero di Reynolds, adimensionale = densit , kg/m3 = viscosit cinematica dell acqua, m2/sv= velocit , m/sD = diametro interno, mConviene poi ( ved.)

9 Sottocapitolo ) sostituire la velocit v [ m/s ]con la portata G [ m3/s ] :(18)r = 0,07 (19)Tale formula, espressa con le unit di misura normalmenteutilizzate in termotecnica, assume le seguenti forme:dove: r =perdita di carico continua unitaria, Pa/m = densit , kg/m3 = viscosit cinematica dell acqua, m2/sG = portata, l/hD = diametro interno, mm(20)r=32,36 0,13 dove: r =perdita di carico continua unitaria, mm = densit , kg/m3 = viscosit cinematica dell acqua, m2/sG = portata, l/hD = diametro interno, mm(21)v0,13 D0,27 0,132 D v2= 0,035 0,13 D1,27v1,87r =D5,01G1,87D1,270,035 0,13 ( 4 G D2)1,87= 0,055 0,13 D5,01G1,87r=3,30 0,13 D5,01G1, - Tubi ad elevata rugosit Per questi tubi in pratica riscontrabili solo negli impianti vecchi con corrosioni o depositi di calcare le perdite di carico continuepossono essere determinate con l aiuto di appositi fattori correttivi( ved.

10 Relative tabelle di seguito proposte ).Le perdite di carico nei tubi che convogliano acquaQueste perdite di carico sono dette anche singolari o accidentali . Nel caso dei tubi che convogliano acqua sonogeneralmente determinate con uno dei seguenti metodi:4 - PERDITE DI CARICO LOCALIZZATECALEFFILe perdite di carico nei tubi che convogliano acqua un metodo che consente di determinare le perdite di caricolocalizzate con le - METODO DIRETTO10(22)dove: z =perdite di carico localizzate, Pa = coefficiente di perdita localizzata, adimensionale = densit , kg/m3v= velocit , m/sz= v22(23)dove: z =perdite di carico localizzate, mm c. a. = coefficiente di perdita localizzata, adimensionale = densit , kg/m3v= velocit , m/sz= v22 9,81 un metodo basato sulla determinazione sperimentale dellaportata ( detta nominale ) che passa attraverso una resistenzalocalizzata quando, ai suoi estremi, mantenuta una differenzadi pressione - METODO DELLE PORTATE NOMINALIIl fattore dipende dalla forma della perdita localizzata epu essere determinato con apposite formule ( soprattutto nei casi ageometria semplice ) oppure con prove di portata nominale ( Kv o KV ) determinata in base ad unapressione differenziale: P = 1 bar 10,2 m c.