Kondensatleitungen

Rohrleitungsführung

Es empfiehlt sich, Kondensatleitungen ununterbrochen mit einem Gefälle von mindestens 1 % in Strömungs­richtung zu verlegen, damit flüssiges Kondensat problemlos ablaufen kann und Wärme­tauscher und Rohrleitungen entleert werden können. Dies vereinfacht den Anfahrprozess der Wärme­tauscher und verringert die Korrosionsgefahr.

Insbesondere sind Wassersäcke zu vermeiden, da diese zu Dampfschlägen, insbesondere beim Anfahren der Wärmetauscher, führen können.

Vertikale Abschnitte in Kondensatleitungen sind möglich. Zusätzlich zum hydrostatischen Druckverlust sind hier auch erhöhte Strömungsdruckverluste zu berücksichtigen. Horizontale Abschnitte sind weiterhin mit einem Gefälle zu versehen und an den tiefsten Punkten sind geeignete Kaltentleerungen bzw. Anfahrentwässerungen vorzusehen.

Da das Kondensat üblicherweise nicht in ausreichender Höhe über dem Speisewasserbehälter anfällt, sollte es in Kondensatbehältern gesammelt und über Kondensatpumpen/-heber zurückgeführt werden.

Dimensionierung

Kondensatleitungen sind keineswegs wie reine Wasserleitungen zu behandeln. Durch den starken Volumenzuwachs bei der Nachverdampfung muss sowohl der Dampfanteil als auch der Wasseranteil bei der Auslegung berücksichtigt werden.

Wird die erforderliche Querschnittsfläche stark unterschritten kann es durch die hohe Strömungs­geschwindigkeit zu Tropfenerosion an Armaturen und Rohrbögen kommen.

Die erforderlichen Flächen für den Dampfanteil und den Wasseranteil ergeben sich über die entsprechenden Dichten, Massenströme und Richt­geschwindigkeiten.

Information

Tropfenerosion

Als Tropfenerosion oder Tropfenschlag bezeichnet man Erosionsverschleiß durch Flüssigkeitströpfchen. Tropfenerosion ist mikroskopischer Wasserschlag.

Dieser Effekt tritt auf, wenn Tropfen mit hoher Geschwindigkeit auf eine Oberfläche treffen. Obwohl Wasser als Flüssigkeit scheinbar „weich“ ist, haben die Tropfen aufgrund der Inkompressibilität der Flüssigkeit, des hohen Impulses und der Massenträgheit eine abrasive, erodierende Wirkung. Dies führt bei dauerhaftem Einwirken zum Verschleiß der Oberfläche.

 
Berechnung

Gleichung zur Berechnung der erforderlichen Querschnittsfläche der Rohrleitung

Aufgelöst auf den Durchmesser bedeutet das:

 
Berechnung

Gleichung zur Berechnung der erforderlichen Nennweite der Rohrleitung

 

DN

Rohrnennweite

Ko

Massenstrom Kondensat [kg/s]

xED

Entspannungsdampfanteil bei Entspannung auf Behälterdruck [kg/kg]

ρ''

Sattdampfdichte bei Behälterdruck [kg/m³]

ρ'

Siede­wasserdichte bei Behälterdruck [kg/m³]

uKo,D

Richt­geschwindigkeit des Dampfanteils [15 m/s]

uKo,W

Richt­geschwindigkeit des Wasseranteils [2 m/s]

Aerf

Erforderliche Querschnittsfläche Rohrleitung [m²]

Aerf,D

Erforderliche Querschnittsfläche Rohrleitung Dampfanteil

Aerf,W

Erforderliche Querschnittsfläche Rohrleitung Wasseranteil

Beispiel:

TKo = 130 °C Kondensattemperatur vor Entspannung

pKo-Behälter = 0,2 bar Druck nach Entspannung (Behälterdruck)

xED = 5,0 % Ermittelter Entspannungsdampfanteil

Ko = 1 000 kg/h Massenstrom Kondensat

Info zu Entspannungsdampf

 
 
Berechnung

Beispielrechnung zur Ermittlung der erforderlichen Querschnittsfläche der Rohrleitung

Aerf,D = kgh % kg ⋅ 15 m s 1 h 3 600 s ⋅ ( 1 000 mm 1 m )² = 1376 mm²


Aerf,W = kgh ⋅ ( 1 – 5,0 % ) kg ⋅ 2 m s 1 h 3 600 s ⋅ ( 1 000 mm 1 m )² = 138 mm²


Beispielrechnung zur Ermittlung der erforderlichen Nennweite der Rohrleitung

DN ≥
4 π ⋅ ( 1376 + 138 ) mm²
= 43,9

→ DN 50