Boru Ölçüleri-Boru Çapı Hesaplama-Su Debisi Hesabı
ve Boru Su Taşıma Kapasitesi Hesabı
Doğru boru çapı seçimi, su nakil hatları, ısıtma hatları gibi projelerin en önemli hususlarındandır. Yalçın Boru olarak, müşterilerimizin tasarladıkları sistemlerinin sağlıklı çalışması ve bunun yanında ilk yatırım ve işletme maliyetlerinin optimizasyonu için uygun boru çapı seçimi konusunda danışmanlık yapıyoruz.
Yukarıdaki formül ile suyun gidiş – dönüş sıcaklıklarına göre gerekli debi hesabı yapılabilir.
Sembol ve birimleri aşağıda tarif edilmiştir.
m (m3/s) : Su debisi
Q (kW) : Isı İhtiyacı
ρ (kg/m3) : Akışkan özkütlesi
Cp (kj/kg ˚C) : Akışkan özgül ısısı
∆T (˚C) : Gidiş – Dönüş suyu arasındaki sıcaklık farkı
Debi hesabı sonucunda uygun bir boru çapı seçilerek akışkan hızı aşağıdaki formül ile hesaplanabilir.
Yukarıdaki formül bize akışkan hızını vermekte olup, sembolleri ve birimleri aşağıda tarif edilmiştir.
V (m/sn) : Akışkan hızı
Diç(m) : Taşıyıcı boru iç çapı
Akışkan hızını elde ettikten sonra borudaki akış karakteristiği hakkında bize fikir verecek olan Reynolds Sayısı’nın hesaplanması gerekir.
Bu formülde bulunan sembollerin açıklamaları ve birimleri şu şekildedir:
Re : Reynolds sayısı
μ (cP) : Akışkan dinamik viskozitesi
Boru Su Taşıma Kapasitesi Hesabı
Boru su taşıma kapasitesi hesabı, boru çapı, boru uzunluğu, boru malzemesi, akışkanın akış hızı ve akışkanın viskozitesi gibi faktörlere bağlı olarak değişir. Bunun hesaplanması ise şu formüle göre yapılır:
Q = (π * D² * V) / 4
Q: Akışkan debisi (m³/s)
π: Pi sayısı (3,14)
D: Boru çapı (m)
V: Akış hızı (m/s)
Boru çapı: Borunun iç çapıdır.
Boru uzunluğu: Borunun uzunluğudur.
Boru malzemesi: Borunun malzemesidir. Boru malzemesi, borunun iç yüzeyindeki sürtünme katsayısını belirler.
Akışkanın akış hızı: Akışkanın boru içinde hareket etme hızıdır.
Akışkanın viskozitesi: Akışkanın akmaya karşı gösterdiği dirençtir.
Örnek:
100 mm çapında, 100 metre uzunluğunda, çelik bir borudan 10 m/s hızında akan suyun debisini hesaplayalım. Boru malzemesi için çeliğin sürtünme katsayısını 0,004 alalım. Suyun viskozitesi için 1000 centipoise alalım.
Q = (π * 0,1 * 0,1 * 10) / 4
Q = 0,2571 m³/s
Bu durumda, borudan saniyede 0,2571 metreküp su geçecektir.
Suyun sıcaklığa bağlı olarak değişen değerlerinin yer aldığı örnek tablo aşağıdaki gibidir;
|
Sıcaklık (˚C) |
Yoğunluk (kg/m3) |
Dinamik Vizkozite (Ns/m2) x 10-3) |
Özgül Isı (Kj/Kg ˚C) |
Özgül Hacim (m3/kg) |
|
0 |
1000 |
1,787 |
4,210 |
0,001000 |
|
5 |
1000 |
1,519 |
4,204 |
0,001000 |
|
10 |
1000 |
1,307 |
4,193 |
0,001000 |
|
20 |
998 |
1,002 |
4,183 |
0,001002 |
|
30 |
996,02 |
0,798 |
4,179 |
0,001004 |
|
40 |
992,06 |
0,653 |
4,179 |
0,001008 |
|
50 |
988,14 |
0,547 |
4,182 |
0,001012 |
|
60 |
983,28 |
0,467 |
4,185 |
0,001017 |
|
70 |
977,52 |
0,404 |
4,191 |
0,001023 |
|
80 |
971,82 |
0,355 |
4,198 |
0,001029 |
|
90 |
965,25 |
0,315 |
4,208 |
0,001036 |
|
100 |
957,85 |
0,282 |
4,219 |
0,001044 |
Tablo 1 : Suyun Fiziksel Özellikleri
Reynolds sayısının ardından mevcut varsayımların meydana getireceği sürtünme kaybını hesaplamak için gereken son veri olan “Bağıl pürüzlülük” sayısını da bulmamız gerekir.
Bu formüldeki birim ve semboller:
εb : Bağıl pürüzlülük
ɛ (m) : Taşıyıcı boru pürüzlülük katsayısı
Bulunan sonuçlar, mevcut akıştaki sürtünme katsayısını bulmak için yeterlidir. Bu katsayıyı belirlemek için “Moody Diyagramı” kullanılır.
Şekil 1 : Moody Diyagramı
Diyagramdan elde edilen sürtünme katsayısı(f) ile hattın basınç kaybı hesaplanır.
∆P (N/m2) : Basınç düşüşü
L (m) : Hattın uzunluğu
ρ (kg/m3) : Akışkan Özkütlesi
Bulunan değerlerde akış hızı ve sürtünme basıncı beraber değerlendirilir, projelendirilen sistemin tipi ve ihtiyaçlarına göre hız değeri ve sürtünme basıncı uygun bulunmaması halinde hesaplamanın başında seçilen çap değiştirilerek hesaplama tekrarlanabilir.
Projelendirme safhasında yapılan boru çapı seçimlerinizin teyit edilmesini istemeniz halinde Yalçın Boru’nun uzman Proje Departmanı sizlere yardımcı olmaktan memnuniyet duyar.
