Vazão de vapor em tubulações

Dados de referência da vazão mássica de vapor conforme o diâmetro da tubulação e a queda de pressão.

steamflowratepipesCalculadora

Visão Geral

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Dados de taxa de fluxo de vapor para tubos de aço Schedule 40, baseados em quedas de pressão admissíveis variando de 1/16 a 2 psi por 100 ft de tubo. Estes valores se aplicam a vapor saturado em baixas pressões (3–5 psig) e são usados para dimensionamento de tubulações de distribuição de vapor em sistemas de aquecimento e processos.

Selecionar o tamanho correto do tubo equilibra o custo de instalação contra a perda de pressão aceitável. Tubos menores são mais baratos, mas criam maiores quedas de pressão, enquanto tubos superdimensionados desperdiçam material e aumentam a perda de calor.

Escopo da Fonte Original

O título da página fonte é Steam Flow Rate vs. Pressure Drop - Schedule 40 Pipe e seu subtítulo afirma que os dados são taxa de fluxo (lb/h) e queda de pressão por 100 pés de tubo. O texto original do artigo diz que as taxas de fluxo de vapor em tubos de aço Schedule 40 são tabuladas para quedas de pressão de 1/16 psi a 2 psi, e que telas mais amplas mostram a tabela completa com as colunas de maiores quedas de pressão.

Taxas de fluxo de vapor em tubos de aço schedule 40 com quedas de pressão variando de 1/16 a 2 psi:

Para a tabela completa com maiores quedas de pressão - gire a tela!

A fonte também inclui três notas de unidade: 1 in = 25.4 mm, 1 ft = 0.3048 m, e 1 psi = 6895 Pa = 0.069 bar. Tabelas de navegação/busca compartilhadas do site da extração da fonte são intencionalmente excluídas porque não são dados de engenharia; a tabela completa de dados de engenharia é preservada abaixo.

Fórmulas Chave

A relação de fluxo subjacente vem da equação de Darcy-Weisbach para queda de pressão em tubos retos:

$\Delta P = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{\rho v^2}{2}$

Para fins de dimensionamento, a velocidade também pode ser expressa através do fluxo de massa:

$\dot{m} = \rho \cdot A \cdot v = \rho \cdot \frac{\pi D^2}{4} \cdot v$

Velocidades típicas de vapor em tubulações de distribuição variam de 4,000 a 6,000 ft/min (20–30 m/s), dependendo da pressão de operação e comprimento do tubo.

Variáveis

Símbolo	Descrição	Unidade
$\Delta P$	Pressure drop	psi
$f$	Darcy friction factor	—
$L$	Pipe length	ft
$D$	Inside pipe diameter	ft or in
$\rho$	Steam density	lb/ft³
$v$	Velocidade de escoamento	ft/min
$\dot{m}$	Mass flow rate	lb/h
$A$	Cross-sectional area	ft²

Steam Flow Rate vs. Pressure Drop - Schedule 40 Pipe
Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Queda de pressão por 100 ft de comprimento de tubo	Vazão (lb/h)
1/16 psi (1 oz/in2)	1/16 psi (1 oz/in2)	1/8 psi (2 oz/in2)	1/8 psi (2 oz/in2)	1/4 psi (4 oz/in2)	1/4 psi (4 oz/in2)	1/2 psi (8 oz/in2)	1/2 psi (8 oz/in2)	3/4 psi (12 oz/in2)	3/4 psi (12 oz/in2)	1 psi	1 psi	2 psi	2 psi	—
Pressão de saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	Pressão de Saturação (psig)	—
3.5	12	3.5	12	3.5	12	3.5	12	3.5	12	3.5	12	3.5	12	—
3/4	9	11	14	16	20	24	29	35	36	43	42	50	60	73
1	17	21	26	31	37	46	54	66	68	82	81	93	114	137
1 1/4	36	45	53	66	78	96	111	138	140	170	162	200	232	280
1 1/2	56	70	84	100	120	147	174	210	218	260	246	304	360	430
2	108	134	162	194	234	285	336	410	420	510	480	590	710	850
2 1/2	174	215	258	310	378	460	540	660	680	820	780	950	1150	1370
3	318	380	465	550	660	810	960	1160	1190	1430	1380	1670	1950	2400
3 1/2	462	550	670	800	990	1218	1410	1700	1740	2100	2000	2420	2950	3450
4	640	800	950	1160	1410	1690	1980	2400	2450	3000	2880	3460	4200	4900
5	1200	1430	1680	2100	2440	3000	3570	4250	4380	5250	5100	6100	7500	8600
6	1920	2300	2820	3350	3960	4850	5700	6800	7000	8600	8400	10000	11900	14200
8	3900	4800	5570	7000	8100	10000	11400	14300	14500	17700	16500	20500	24000	29500
10	7200	8800	10200	12600	15000	18200	21000	26000	26200	32000	30000	37000	42700	52000
12	11400	13700	16500	19500	23400	28400	33000	40000	41000	49500	48000	57500	67800	81000

Fonte: engineeringtoolbox.com

Notas de Engenharia

Conversor de Unidades de Fluxo de Vapor

Fluxo de vapor(lb/h)

Volume específico do vapor(ft3/lb)

Queda de pressão(psi / 100 ft)

Comprimento do tubo(ft)

Base para a queda de pressão. Os valores são por 100 ft de tubo reto. Para distâncias maiores, escale linearmente ou use a equação de Darcy-Weisbach com fatores de atrito apropriados.
Pressões mais altas. A 5 psig de pressão saturada, as capacidades aumentam aproximadamente 20–25% em comparação com 3.5 psig para o mesmo tamanho de tubo e margem de queda de pressão.
Conexões e válvulas. Adicione comprimentos equivalentes de tubo para cotovelos, tês e válvulas. Uma regra comum é 50–75% de comprimento adicional para sistemas de distribuição típicos.
Ruído e erosão. Velocidades acima de 6,000 ft/min (30 m/s) podem causar ruído, golpe de aríete e erosão no tubo. Mantenha as velocidades dentro dos limites recomendados para a pressão de operação.
Condensado. Os tubos de vapor devem ser inclinados para drenar o condensado. O condensado não drenado causa golpe de aríete e reduz a capacidade efetiva.
Isolamento. Todos os tubos de vapor devem ser isolados para minimizar a perda de calor e manter a qualidade do vapor no ponto de uso.

Referências

Engineering ToolBox – Taxa de Fluxo de Vapor em Tubos