Embed Size (px)
Citation preview
Dezember 2005DEUTSCHE NORM
Normenausschuss Kältetechnik (FNKä) im DIN
Preisgruppe 14DIN Deutsches Institut für Normung e.V. • Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin, gestattet.
ICS 27.080; 27.200
��F3Z�9644584
www.din.de
XDIN EN 13136
Kälteanlagen und Wärmepumpen –Druckentlastungseinrichtungen und zugehörige Leitungen –Berechnungsverfahren;Deutsche Fassung EN 13136:2001+ A1:2005
Refrigerating systems and heat pumps –Pressure relief devices and their associated piping –Methods for calculation;German version EN 13136:2001+ A1:2005
Systèmes de réfrigération et pompes à chaleur –Dispositifs de surpression et tuyauteries associèes –Méthodes de calcul;Version allemande EN 13136:2001+ A1:2005
©
Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin
Ersatz fürDIN EN 13136:2001-09
www.beuth.de
Gesamtumfang 32 Seiten
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
DIN 13136:2005-12
2
Nationales Vorwort
Diese Norm beinhaltet die Deutsche Fassung der vom Technischen Komitee CEN/TC 182 �Kälteanlagen, sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen� ausgearbeiteten Norm, die durch die Änderung A1:2005 modifiziert wurde.
Änderungen
a) Einarbeitung der in der Änderung A1:2005 (die von CEN getrennt verteilt wurde) vorgenommenen Ergän-zungen zur EN 13136:2001.
Frühere Ausgaben
DIN EN 13136: 2001-09
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136 Mai 2001
EUROPÄISCHE NORM
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
+ A1 Juni 2005
ICS 27.080; 27.200
Deutsche Fassung
Kälteanlagen und Wärmepumpen — Druckentlastungseinrichtungen und zugehörige Leitungen —
Berechnungsverfahren
Refrigerating systems and heat pumps — Pressure relief devices and their associated piping —
Methods for calculation
Systèmes de réfrigération et pompes à chaleur — Dispositifs de surpression et tuyauteries associées —
Méthodes de calcul
Diese Europäische Norm wurde von CEN am 7. März 2001 angenommen. Die Änderung A1 modifiziert die Europäische Norm EN 13136:2001. Sie wurde von CEN am 12. Mai 2005 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschäftsordnung zu erfüllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europäischen Norm ohne jede Änderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhältlich. Diese Europäische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Französisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch Übersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Portugal, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Königreich und Zypern.
E U R O P Ä I S C H E S K O M I T E E F Ü R N O R M U N G EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION C O M I T É E U R O P É E N D E N O R M A L I S A T I O N
Management-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brüssel
© 2005 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.
Ref. Nr. EN 13136:2001 + A1:2005 D
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
2
Inhalt
Seite
Vorwort ................................................................................................................................................................3 Vorwort der Änderung A1 ..................................................................................................................................3 Einleitung.............................................................................................................................................................4 1 Anwendungsbereich .............................................................................................................................5 2 Normative Verweisungen......................................................................................................................5 3 Definitionen ............................................................................................................................................5 4 Formelzeichen........................................................................................................................................6 5 Allgemeines............................................................................................................................................8 6 Druckentlastungseinrichtungen zum Schutz von Anlagenteilen .....................................................8 7 Abblaseleistungen von Druckentlastungseinrichtungen............................................................... 10 Anhang A (normativ) Werte von Funktionen, Faktoren und Eigenschaften von Kältemitteln ................... 15 Anhang B (informativ) Berechnung der Strömungsquerschnitte für nicht verdampfende und
verdampfende Flüssigkeit .................................................................................................................. 21 Anhang C (informativ) Beispiel für die Berechnung der Größe von Druckentlastungseinrichtungen
mit zugehörigen Leitungen................................................................................................................. 23 Anhang ZA........................................................................................................................................................ 29 Literaturhinweise ............................................................................................................................................. 30
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
3
Vorwort
Diese Europäische Norm wurde von dem Technischen Komitee CEN/TC 182 �Kälteanlagen, sicherheits-technische und umweltrelevante Anforderungen� erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird.
Diese Europäische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Veröffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis November 2001, und etwaige entgegenstehende nationale Normen müssen bis November 2001 zurückgezogen werden.
Diese Europäische Norm wurde unter einem Mandat erarbeitet, das die Europäische Kommission und die Eropäische Freihandelszone erteilt haben, und unterstützt grundlegende Anforderungen der EU-Richtlinien.
Zusammenhang mit den EU-Richtlinien siehe informativen Anhang ZA, der Bestandteil dieser Norm ist.
Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschäftsordnung sind folgende Länder gehalten, diese Europäische Norm zu übernehmen: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Luxemburg, Niederlande, Norwegen, Österreich, Portugal, Schweden, Schweiz, Spanien und Vereinigtes Königreich.
Vorwort der Änderung A1
Dieses Dokument (EN 13136:2001/A1:2005) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 182 �Kälteanlagen, sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen� erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird.
Diese Änderung zur Europäischen Norm EN 13136:2001 muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Veröffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Dezember 2005, und etwaige entgegenstehende nationale Normen müssen bis Dezember 2005 zurückgezogen werden.
Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschäftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Länder gehalten, diese Europäische Norm zu übernehmen: Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Königreich und Zypern.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
4
Einleitung
Diese Europäische Norm basiert auf den geltenden Teilen der Normen EN ISO 4126-1:2004, EN ISO 4126-2:2003 und EN 12284.
Sie ist den besonderen Anforderungen an Kälteanlagen angepasst und enthält die entsprechenden Daten. Sie schreibt Maßnahmen vor, um die Anforderungen an die Druckentlastungseinrichtungen nach EN 378-2 zu erfüllen.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
5
1 Anwendungsbereich
1.1 Diese Europäische Norm beschreibt die Berechnung der Massenströme zur Größenbestimmung von Druckentlastungseinrichtungen für Teile von Kälteanlagen.
ANMERKUNG Der in dieser Norm verwendete Begriff �Kälteanlage� schließt Wärmepumpen mit ein.
1.2 Diese Europäische Norm beschreibt die Berechnung der Abblaseleistungen von Druckentlastungs-ventilen und anderen Druckentlastungseinrichtungen in Kälteanlagen einschließlich der hierzu erforderlichen Daten zur Größenbestimmung dieser Einrichtungen, wenn sie ins Freie oder in Bauteile der Kälteanlage mit niedrigerem Druck abblasen.
1.3 Diese Europäische Norm legt die Anforderungen an die Auswahl von Druckentlastungseinrichtungen zur Vermeidung von unzulässigen Drücken, hervorgerufen durch innere und äußere Wärmequellen, Druckerzeuger (z. B. Verdichter, Erhitzer, usw.) und die Wärmeausdehnung eingesperrter Flüssigkeit fest.
1.4 Diese Europäische Norm beschreibt die Berechnung des Druckabfalls in den zu- und abführenden Leitungen von Druckentlastungsventilen und anderen Druckentlastungseinrichtungen einschließlich der erforderlichen Daten.
1.5 Diese Europäische Norm verweist in Abschnitt 5 Allgemeines auf weitere einschlägige Normen.
2 Normative Verweisungen
Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen).
EN 378-1, Kälteanlagen und Wärmepumpen � Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen � Teil 1: Grundlegende Anforderungen, Definitionen, Klassifikationen und Auswahlkriterien
EN 378-2, Kälteanlagen und Wärmepumpen � Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen � Teil 2: Konstruktion, Herstellung, Prüfung, Kennzeichnung und Dokumentation
EN 764-1, Druckgeräte � Teil 1: Terminologie � Druck, Temperatur, Volumen, Nennweite
EN 764-2, Druckgeräte � Teil 2: Größen, Symbole und Einheiten
EN 12284, Kälteanlagen und Wärmepumpen � Ventile � Anforderungen, Prüfung und Kennzeichnung
EN ISO 4126-1, Sicherheitseinrichtungen gegen unzulässigen Überdruck � Teil 1: Sicherheitsventile (ISO 4126-1:2004)
EN ISO 4126-2, Sicherheitseinrichtungen gegen unzulässigen Überdruck � Teil 2: Berstscheibeneinrich-tungen (ISO 4126-2:2003)
3 Definitionen
Für die Anwendung dieser Norm gelten die in EN 378-1, EN 12284, EN ISO 4126-1, EN ISO 4126-2 und EN 764-1 angegebenen Begriffe.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
6
4 Formelzeichen
Für die Anwendung dieser Norm werden folgende Formelzeichen verwendet:
Formel-zeichen Benennung Einheit
A Engster Strömungsquerschnitt (nicht Ringquerschnitt) des Druckentlastungs-
ventils ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ ⋅π4
2d = A
mm2
Ac Berechneter Strömungsquerschnitt mm2
ADN Armaturenquerschnitt bezogen auf DN mm2
Ain Innenquerschnitt des zuführenden Rohres mm2
Aliq Berechneter engster Strömungsquerschnitt für Flüssigkeit nach Entspannung mm2
Aout Innenquerschnitt des abführenden Rohres mm2
AR Innenquerschnitt des Rohres mm2
Asurf Äußere Oberfläche des Behälters m2
Avap Berechneter engster Strömungsquerschnitt für Dampf nach Entspannung mm2
C Funktion des Isentropenexponenten (Tabelle A.2) �
DN Nennweite (siehe EN ISO 6708:1995) �
d Tatsächlicher engster Strömungsdurchmesser des Druckentlastungsventils mm
dc Berechneter Strömungsdurchmesser des Druckentlastungsventils mm
din Innendurchmesser des zuführenden Rohres mm
dout Innendurchmesser des abführenden Rohres mm
DR Außendurchmesser des Rohres (Tabelle A.4) mm
dR Innendurchmesser des Rohres mm
hvap Verdampfungsenthalpie des Kältemittels beim 1,1-fachen Einstelldruck der Druck-entlastungseinrichtung
kJ/kg
Kb Korrekturfaktor für den theoretischen Ausflussmassenstrom für unterkritischen Strömungszustand (Tabelle A.3)
�
Kd Zuerkannte Ausflussziffer unter Berücksichtigung des Gegendruck-Verhältnisses pb/po und des möglicherweise reduzierten Hubs des Druckentlastungsventils
�
Kdr Reduzierte Ausflussziffer (Kdr = Kd ⋅ 0,9) �
Kdrl Reduzierte Ausflussziffer für Flüssigkeit (Kdrl ≈ Kdr ⋅ 0,8) �
Kvs Durchflusskennziffer (Massenstrom von Wasser bei einem Differenzdruck ∆p von 1 bar, bei der vollen Öffnung des Ventils)
m3/h
Kv Viskositätskorrekturfaktor �
k Isentropenexponent beim Eintritt in die Druckentlastungseinrichtung �
L Länge des Rohres mm
Lin Länge des zuführenden Rohres mm
Lout Länge des abführenden Rohres mm
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
7
(fortgesetzt)
Formel-zeichen
Benennung Einheit
n Drehzahl min�1
patm Atmosphärendruck (1 bar) bar
pb Gegendruck bei Austritt aus der Druckentlastungseinrichtung, absolut bar
pc Kritischer absoluter Druck bar
po Tatsächlicher absoluter Abblasedruck po = 1,1 ⋅ pset + patm bar
ps Maximal zulässiger Druck eines Bauteils, Überdrucka bar
pset Einstelldruck, Überdruck (Der vorbestimmte Druck, bei dem das Druck-entlastungsventil unter Betriebsbedingungen zu öffnen beginnt.)
bar
p1 Druck am Anfang der Ausblaseleitung, absolut (in der Praxis = pb) bar
p2 Druck am Ende der Ausblaseleitung, absolut bar
∆p Differenzdruck bar
∆pin Druckabfall in der zuführenden Leitung zum Druckentlastungsventil bar
∆pout Druckabfall in der abführenden Leitung vom Druckentlastungsventil bar
Qh Zugeführter Wärmestrom, innere Wärmequelle kW
Qliq Massenstrom der Flüssigkeit nach der Entspannung kg/h
Qm Berechneter Massenstrom des Kältemittels der Druckentlastungseinrichtung kg/h
qm Theoretischer Ausflussmassenstrom kg/h ⋅ mm2
q'm Tatsächlicher Ausflussmassenstrom, durch Prüfungen ermittelt kg/h ⋅ mm2
Qmd Erforderliche Kältemittel-Mindestabblaseleistung der Druckentlastungseinrich-tung
kg/h
Qvap Massenstrom des Dampfes nach der Entspannung kg/h
R Biegeradius des Rohres (Tabelle A.4) mm
Re Reynolds-Zahl �
s Dicke der Dämmung m
V Theoretisches Hubvolumen m3
vo Spezifisches Volumen von Dampf oder Flüssigkeit m3/kg
w0 Tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im engsten Quer-schnitt des Druckentlastungsventils
m/s
w1 Geschwindigkeit am Eintritt in die abführende Leitung m/s
x Dampfanteil des Kältemittels bei pC �
α Anschlusswinkel des Stutzens (Tabelle A.4) °
ζ Widerstandsbeiwert ζ∑ζ n =
n
= n 1
�
ζDN Widerstandbeiwert bei DN �
ζn Widerstandsbeiwert eines einzelnen Bauteils �
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
8
(fortgesetzt)
Formel-zeichen
Benennung Einheit
ηv Volumetrischer Wirkungsgrad, bestimmt beim Saugdruck und dem Druck auf der Druckseite entsprechend dem Einstelldruck der Druckentlastungsein-richtung
�
λ Reibungsverlustbeiwert eines Rohres (bei glattem Stahlrohr λ ≈ 0,02) �
ν Kinematische Viskosität m2/s
κ Dichte von Dampf oder Flüssigkeit (κ = 1/vo) kg/m3
κ10 Dampfdichte des Kältemittels bei Sattdampfdruck/Taupunkt bei 10 °C kg/m3
φ Wärmestromdichte kW/m2
ϕ red Reduzierte Wärmestromdichte kW/m2
a Die Druckgeräterichtlinie 97/23/EG verwendet für den maximal zulässigen Druck das Formelzeichen �PS�.
5 Allgemeines
Anforderungen an den Schutz gegen unzulässige Drücke in Kälteanlagen und Wärmepumpen sind in EN 378-2:2000 angegeben. Einrichtungen die nach dieser Norm ausgewählt werden, müssen in Übereinstimmung mit EN 12284 und EN ISO 4126-2 konstruiert und gefertigt sein.
ANMERKUNG Berechnungen für Strömungsquerschnitte für nicht verdampfende und verdampfende Flüssigkeiten sind im Anhang B enthalten. Berechnungen für eine Druckentlastungseinrichtung mit zugehörigen Leitungen sind im Anhang C enthalten.
Für die Konstruktion und Herstellung von Gehäusen, Oberteilen und Schrauben für Druckentlastungs-einrichtungen � Sicherheitsventile und Berstscheiben � gilt im Hinblick auf die Prüfung der Druckfestigkeit EN 12284. Für weitere Gesichtspunkte gelten die Anforderungen in EN ISO 4126-1:2004, Sicherheitsventile, Abschnitte 3 Begriffe, 5 Konstruktion, 7 Typprüfungen und 10 Kennzeichnung und Dichtung sowie EN ISO 4126-2:2003, Berstscheibeneinrichtungen, Abschnitte 17 Kennzeichnung, 17.2 Berstscheiben bzw. Berstscheibeneinheiten und 17.3 Berstscheibenhalter.
6 Druckentlastungseinrichtungen zum Schutz von Anlagenteilen
6.1 Allgemeines
Die Berechnungen müssen sich auf bekannte oder angenommen Einflüsse, welche zu einer Drucksteigerung führen, stützen. Alle vorhersehbaren Einflüsse, einschließlich der in 6.2, 6.3 und 6.4 abgehandelten, müssen in Betracht gezogen werden. Für die Anwendung dieser Norm wird hvap bei dem 1,1-fachen des Einstell-druckes der Druckentlastungseinrichtung bestimmt.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
9
6.2 Durch Wärmequellen verursachte unzulässige Drücke
6.2.1 Äußere Wärmequellen
Wo erforderlich, muss die erforderliche Mindestabblaseleistung von Druckentlastungseinrichtungen für Druck-behälter wie folgt bestimmt werden:
hAQ
vap
surfmd
⋅ϕ⋅600 3 = [kg/h] (1)
Für diese Druckbehälter wird in dieser Norm die Wärmestromdichte mit
ϕ = 10 kW/m2
angenommen, erforderlichenfalls ist jedoch ein höherer Wert einzusetzen.
Die Größenbestimmung der Druckentlastungseinrichtung und die Berechnung des Druckabfalls werden nach Abschnitt 7 durchgeführt.
Für Druckbehälter ist die äußere Gesamtoberfläche des Behälters als Asurf einzusetzen. Für Lamellen-Wärmeaustauscher ist die Summe der Außenflächen aller Seiten des Wärmeaustauschers als Asurf einzu-setzen.
ANMERKUNG 1 Höhere Werte für die Wärmestromdichte als 10 kW/m2 können angenommen werden, wenn eine vollständige Flammenumhüllung des Druckbehälters zu erwarten ist und/oder, wenn für einen isolierten Druckbehälter eine brennbare Isolierung verwendet wird.
ANMERKUNG 2 Wenn die Druckbehälter einer Kälteanlage nach prEN 378-2:2003, 6.2, gegen unzulässigen Überdruck geschützt sind, nach prEN 378-3:2003, Abschnitt 7, überwacht und nach prEN 378-3:2003, Abschnitt 5, in Maschinen-räumen aufgestellt werden, sollten für die Bemessung der Druckentlastungseinrichtungen, die für diese Druckbehälter verwendet werden, keine äußeren Wärmequellen berücksichtigt werden. Dennoch sollten jedoch für die Bemessung dieser Druckentlastungseinrichtungen auf der Niederdruckseite der Kälteanlage alle angeschlossenen Druckbehälter, Verdichter und Pumpen berücksichtigt werden (prEN 378-2:2003, 6.2.6.3).
ANMERKUNG 3 Die Verbrennungswärmeleistung von Isolierungen bei einem Feuer ist nicht Teil der Berechnungen in dieser Norm. Bei Schweißarbeiten in der Nähe isolierter Behälter und Rohre sollten Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Elektrische Betriebsmittel innerhalb der brennbaren Isolierung sollten den Festlegungen in EN 60204-1 ent-sprechen.
ANMERKUNG 4 Wenn die Dicke der Isolierung des Druckbehälters mehr als s = 0,04 m beträgt und die Isolierung einer Prüfung des Brandverhaltens nach EN 13501-1 unterzogen wird und eine bessere Klassifizierung erreicht als Klasse C, kann eine reduzierte Wärmestromdichte eingesetzt und wie folgt bestimmt werden:
][,* 2red kW/m040
sϕ=ϕ
6.2.2 Innere Wärmequellen
Die erforderliche Mindestabblaseleistung von Druckentlastungseinrichtungen für Bedingungen, die durch eine innere Wärmequelle mit unzulässiger Temperatur hervorgerufen werden, muss wie folgt bestimmt werden:
h
vap
hmd 600 3 = ⋅ [kg/h] (2)
Die Größenbestimmung der Druckentlastungseinrichtung und die Berechnung des Druckabfalls werden nach Abschnitt 7 durchgeführt.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
10
6.3 Durch Verdichter verursachter unzulässiger Druck
Die erforderliche Mindestabblaseleistung von Druckentlastungseinrichtungen für unzulässigen Druck, hervorgerufen durch Verdichter, muss wie folgt bestimmt werden:
Qmd = 60 ⋅ V ⋅ n ⋅ κ10 ⋅ ηv [kg/h] (3)
ANMERKUNG 1 In den Fällen, in denen sich kein Druckabsperrventil am Verdichter befindet, genügt eine Druckentlastungseinrichtung der Hochdruckseite, vorausgesetzt es sind dazwischen keine Absperrarmaturen.
ANMERKUNG 2 Strömungsverdichter, benötigen keine Druckentlastungseinrichtung, vorausgesetzt es ist nicht möglich, den maximal zulässigen Druck zu überschreiten.
ANMERKUNG 3 Abblasen zur Niederdruckseite kann eine Überhitzung des Verdichters bewirken.
ANMERKUNG 4 Der Einstelldruck einer Druckentlastungseinrichtung für den Verdichter ist üblicherweise höher als der maximal zulässige Druck der Kälteanlage und sollte deshalb nicht als Schutz für die Kälteanlage oder ein anderes Bauteil dienen, außer er ist gleich dem maximal zulässigen Druck.
ANMERKUNG 5 prEN 12693:1996 enthält Verdichter, die gegen ein geschlossenes Ventil auf der Druckseite laufen können. Daher sollte prEN 12693 berücksichtigt werden, insbesondere die Anforderungen für den Fall, wenn die zulässige Verdampfungstemperatur den Wert von 10 °C und mehr als 5 K überschreitet.
Die Größenbestimmung der Druckentlastungseinrichtung und die Berechnung des Druckabfalls werden nach Abschnitt 7 durchgeführt.
6.4 Flüssigkeitsausdehnung
Der effektive Strömungsquerschnitt [A ⋅ Kdr] einer Druckentlastungseinrichtung zum Schutz gegen unzulässigen Druck, verursacht durch die Ausdehnung von eingeschlossener Flüssigkeit, muss pro Liter eingesperrtem Volumen mindestens 0,02 mm2 betragen, jedoch darf der Durchmesser nicht kleiner als 1 mm sein.
Das Gegendruck-Verhältnis pb/po und der möglicherweise reduzierte Hub des Druckentlastungsventils müssen berücksichtigt werden.
ANMERKUNG Eine mögliche Verschmutzung sollte in Betracht gezogen werden.
Wo es durchführbar ist, muss die Druckentlastungseinrichtung in die Niederdruckseite der Kälteanlage abblasen und sie muss beim höchstmöglichen Gegendruck folgende Anforderungen erfüllen:
po ≤ 1,1 ⋅ pset + patm [bar] (4)
7 Abblaseleistungen von Druckentlastungseinrichtungen
7.1 Allgemeines
Nachdem die charakteristischen Betriebskenngrößen ausreichend ermittelt worden sind, kann Dampf, Luft oder ein anderes Gas mit bekannten Eigenschaften zur Prüfung der Durchflusskennziffern verwendet werden, jedoch nicht für Ventile, die für Flüssigkeit vorgesehen sind (siehe Anhang B). Bei der Bestimmung der Abblasemengen muss der Ventilteller beim kleinsten Hub, der bei der Prüfung der charakteristischen Betriebskenngrößen bestimmt wurde, gehalten werden.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
11
7.2 Bestimmung der Abblaseleistung von Druckentlastungsventilen
7.2.1 Bestimmung des Ausflusskoeffizienten
Der Ausflusskoeffizient wird wie folgt berechnet:
Km
md
' = 1 [-] (5)
Der reduzierte Ausflusskoeffizient wird wie folgt berechnet:
Kdr = 0,9 ⋅ Kd [�] (6)
7.2.2 Kritische und unterkritische Strömung
Der Durchfluss eines Gases oder Dampfes durch eine Öffnung wie z. B. die eines Druckentlastungsventils wird, wenn der Druck auf der Austrittseite abfällt, größer, bis die kritische Strömung erreicht ist. Ein weiterer Druckabfall auf der Austrittsseite führt nicht zu einem stärkeren Durchfluss.
Eine kritische Strömung entsteht, wenn:
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡≤−
1 + 2
1)/(
kpp kk
o
b [�] (7)
und unterkritische Strömung, wenn
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−
1 + 2 >
1)/(
kpp kk
o
b [�] (8)
wobei die Gültigkeit des Rankin-Gesetzes angenommen wird. Bei kritischer Strömung ist Kb = 1 und bei unter-kritscher Strömung muss der Korrekturfaktor mit der Gleichung (10) aus 7.2.4 berechnet oder der Tabelle A.3 entnommen werden.
7.2.3 Funktion des Isentropenexponenten (C)
Die Funktion (C) des Isentropenexponenten wird wie folgt berechnet:
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅⋅−
123,948 =
11
+ k k C
) )/(k + (k
[�] (9)
Für diese Berechnung muss der bei 25 °C gemessene Wert von k eingesetzt werden. Werte von k und berechnete Werte von C sind für einige Kältemittel in Tabelle A.1 wiedergegeben und Werte von C als Funktion von k sind in Tabelle A.2 wiedergegeben.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
12
7.2.4 Korrekturfaktor für unterkritische Strömung
Der Korrekturfaktor für unterkritische Strömung wird wie folgt berechnet:
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅
−⋅
−
1 + 2
_ 1
2
= 1) /(1) + (
/1) + (/2
kk
pp
pp
kk
K kk
kkk
o
b
o
b
b [�] (10)
Für diese Berechnung muss der bei 25 °C gemessene Wert von k eingesetzt werden. Werte von Kb als Funktion von pb/po sind in Tabelle A.3 für verschiedene Werte von k wiedergegeben.
7.2.5 Abblaseleistung von Druckentlastungsventilen
7.2.5.1 Allgemeines
Für die häufigsten Einsatzfälle von Druckentlastungsventilen in Kälteanlagen ist der Gegendruck geringer als etwa der halbe Abblasedruck (pb ≤ 0,5 po) und Kb = 1, was bedeutet, dass die Strömung durch das Druckentlastungsventil eine �kritische Strömung� ist.
Bei Ventilen, bei denen der Hub eine Funktion des Gegendruckes ist, muss der Hersteller das maximal zulässige Gegendruck-Verhältnis pb/po und die entsprechende zuerkannte Ausflussziffer unter Berück-sichtigung des möglicherweise reduzierten Hubs des Druckentlastungsventils angeben.
7.2.5.2 Berechnung des Massenstromes
Der Massenstrom bei kritischer und unterkritscher Strömung wird wie folgt berechnet:
v
pKKACQ
o
obdrm 0,2883 = ⋅⋅⋅⋅⋅ [kg/h] (11)
Der Strömungsquerschnitt Ac wird aus der Kältemittel-Mindestabblaseleistung Qmd nach den Gleichungen (1) bis (3) wie folgt berechnet:
pv
KKCQ
v
pKKC
QA
o
o
bdr
md
o
obdr
mdc
3,469 =
0,2883
= ⋅⋅⋅
⋅
⋅⋅⋅⋅
[mm2] (12)
Für die kritische Strömung ist Kb = 1.
Für das spezifische Volumen vo muss der dem Druck po zugehörige Wert eingesetzt werden.
Werte von C als Funktion von k sind in Tabelle A.2 wiedergegeben. Werte von Kb als Funktion von pb/po sind in Tabelle A.3 für verschiedene Werte von k wiedergegeben.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
13
7.3 Berechnung der Abblaseleistung und des Strömungsquerschnittes von Berstscheiben und Schmelzpfropfen
Gewölbte Berstscheiben müssen so konstruiert sein, dass sie durch Zugspannung bersten, wenn der Berstdruck auf die konkave Seite der Berstscheibe aufgebracht wird. Sie müssen so gewölbt sein, dass keine weitere plastische Verformung auftritt, bevor die Berstscheibe den für sie vorgesehenen Ansprechbedingungen ausgesetzt ist.
Die Abblaseleistung einer Berstscheibe oder eines Schmelzpfropfens muss nach der Gleichung in 7.2.5.2 berechnet werden. Die folgenden Werte von Kdr sind je nachdem wie das Rohr zwischen Behälter und Berstscheibe oder Schmelzsicherung am Behälter angebracht ist, als maximale Werte zu verwenden:
a) bündiger oder aufgeweiteter Anschluss (siehe Tabelle A.4): Kdr = 0,70;
b) durchgesteckter Anschluss (siehe Tabelle A.4): Kdr = 0,55.
Wenn der Kdr-Wert einer Berstscheibe oder eines Schmelzpfropfens selbst geringer ist als der vorstehend angegebene maximale Wert, dann ist der kleinere Wert zur Berechnung anzuwenden.
7.4 Druckabfall in zuführenden und abführenden Leitungen
7.4.1 Allgemeines
Um die richtige Funktion von Druckentlastungsventilen zu erzielen, darf der Druckabfall bei der maximalen Leistung (d. h. po = 1,1 ⋅ pset + 1) in der zuführenden und abführenden Leitung einschließlich Wechselventil folgende Werte nicht überschreiten:
⎯ die vom Lieferer des Druckentlastungsventils angegebenen Werte, oder
⎯ zuführende Leitung (einschließlich Wechselventil): ∆pin ≤ 0,03 ⋅ po; [bar]
⎯ abführende Leitung (gegendruckabhängig): ∆pout ≤ 0,10 ⋅ po; [bar]
⎯ abführende Leitung (gegendruckunabhängig): ∆pout ≤ 0,20 ⋅ po. [bar]
Die Geschwindigkeit in der abführenden Leitung darf die kritische Geschwindigkeit (Schallgeschwindigkeit) nicht erreichen.
7.4.2 Druckabfall in Bauteilen
Der Druckabfall in Bauteilen, z. B. Wechselventilen, kann mittels der Kvs-Werte oder ζ-Werte berechnet werden.
Die Berechnung des Druckabfalls mittels der Kvs-Werte ergibt sich durch:
10 3_ vs
m2
o ⋅⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅∆
K
Q v = p [bar] (13)
Die Berechnung des Druckabfalls mittels der ζ-Werte ergibt sich durch:
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅⋅ζ⋅∆
A
Q v p
R
m
o
2
0,3858 = [bar] (14)
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
14
Darin ist
ζ∑ζ n = n
= n 1
und aus den Gleichungen 13 und 14 ergibt sich der Widerstandsbeiwert durch:
102,592 3_ 2
⋅⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅ζ
vs
R
KA
= [�] (15)
Wenn der Hersteller den Widerstandsbeiwert ζDN für Einrichtungen (Armaturen) bezogen auf die Nennweite (DN) angibt, wird dieser auf den Widerstandsbeiwert ζ für den vorhandenen inneren Durchmesser der Rohrleitung (dR) nach Gleichung (15) umgerechnet:
ζ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ζ DNR
4
DNd = [�] (16)
ANMERKUNG ζ ergibt sich aus AR, dR, ζDN ergibt sich aus ADN, DN.
7.4.3 Druckabfall in der zuführenden Leitung
Der Druckabfall in der zuführenden Leitung ergibt sich durch:
pKKCAA
p obdrin
c
in ⋅ζ⋅⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅⋅⋅⋅∆
2
0,0320 = [bar] (17)
Für Grenzwerte von ∆pin ist auf 7.4.1 Bezug zu nehmen.
7.4.4 Druckabfall in der abführenden Leitung
Der Druckabfall in der abführenden Leitung ergibt sich durch:
∆pout = p1 � p2 [bar] (18)
wobei die Indizes 1 und 2 den Anfang beziehungsweise das Ende der abführenden Leitung angeben. Unter Annahme einer isothermen Strömung eines kompressiblen Mediums ergibt sich p1 durch:
pp p
= 2 1
22
21
⋅
⋅ζ ⋅ κ1 2
21w
⋅ [bar] (19)
oder umgestellt:
ppKKCAA
= p 22
2
1 0,064 + obdrout
c
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅⋅⋅⋅⋅ζ⋅ [bar] (20)
Für Grenzwerte von ∆pout ist auf 7.4.1 Bezug zu nehmen.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
15
Anhang A (normativ)
Werte von Funktionen, Faktoren und Eigenschaften von Kältemitteln
Tabelle A.1 � Eigenschaften von Kältemitteln
Benennung Isentropen-exponent2)
Kritisches Druck-
verhältnis2)
Funktion des
Isentropen-expo-
nenten2)
Kälte-mittel-
nummer1)
Zusammensetzung = Massenanteil
Formel
k (pb/po) C R-11 Trichlorfluormethan CCl3F 1,10 0,59 2,48 R-12 Dichlordifluormethan CCl2F2 1,12 0,58 2,49 R-12B1 Bromchlordifluormethan CBrClF2 1,11 0,58 2,49 R-13 Chlortrifluormethan CClF3 1,14 0,58 2,51 R-13B1 Bromtrifluormethan CBrF3 1,13 0,58 2,50 R-22 Chlordifluormethan CHClF2 1,17 0,57 2,54 R-23 Trifluormethan CHF3 1,19 0,57 2,55 R-30 Methylenchlorid CH2Cl2 1,15 0,57 2,52 R-32 Difluormethan CH2F2 1,24 0,56 2,59 R-40 Methylchlorid CH3Cl 1,27 0,55 2,61 R-50 Methan CH4 1,31 0,54 2,64 R-113 1,1,2-Trichlor-1,2,2-Trifluoräthan CCl2FCClF2 1,06 0,59 2,45 R-114 1,2-Dichlor-1,1,2,2-Tetrafluoräthan CClF2CClF2 1,04 0,60 2,43 R-115 2-Chlor-1,1,1,2,2-Pentafluoräthan CF3CClF2 1,09 0,59 2,47 R-123 2,2-Dichlor-1,1,1-Trifluoräthan CF3CHCl2 1,10 0,59 2,48 R-124 2-Chlor-1,1,1,2-Tetrafluoräthan CF3CHClF 1,10 0,58 2,48 R-125 Pentafluoräthan CF3CHF2 1,10 0,58 2,48 R-134a 1,1,1,2-Tetrafluoräthan CF3CH2F 1,12 0,58 2,50 R-141b 1,1-Dichlor-1-Fluoräthan CCl2FCH3 1,10 0,58 2,48 R-142b 1-Chlor-1,1-Difluoräthan CClF2CH3 1,12 0,58 2,50 R-143a 1,1,1-Trifluoräthan CF3CH3 1,13 0,58 2,50 R-152a 1,1-Difluoräthan CHF2CH3 1,15 0,57 2,52 R-160 Ethylchlorid CH3CH2Cl 1,16 0,57 2,53 R-170 Ethan CH3CH3 1,20 0,56 2,56 R-218 Octafluorpropan C3F8 1,07 0,59 2,45 R290 Propan CH3CH2CH3 1,19 0,57 2,55 R-401A R-22/152a/124 (53/13/34) CHClF2+
CHF2CH3+ CF3CHClF
1,15 0,57 2,52
R-401B R-22/152a/124 (61/11/28) CHClF2+ CHF2CH3+ CF3CHClF
1,16 0,57 2,53
R-401C R-22/152a/124 (33/15/52) CHClF2+ CHF2CH3+ CF3CHClF
1,14 0,58 2,51
R-402A R-125/290/22 CF3CHF2+ CH3CH2CH3+ CHClF2
1,13 0,58 2,51
R-402B R-125/290/22 (38/2/60) CF3CHF2+ CH3CH2CH2+ CHClF2
1,15 0,57 2,52
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
16
Tabelle A.1 (fortgesetzt)
Benennung Isentropen-exponent2)
Kritisches Druck-
verhältnis2)
Funktion des
Isentropen-expo-
nenten2)
Kälte-mittel-
nummer1)
Zusammensetzung = Massenanteil
Formel
k (pb/po) C R-403A R-22/218/290 (75/29/5) CHClF2+
C3F8+C3H8 1,15 0,57 2,52
R-403B R-22/218/290 (56/39/5) CHClF2+ C3F8+C3H8
1,13 0,58 2,50
R-404A R-125/143a/134a (44/52/4) CF3CHF2+ CF3CH3+ CF3CH2F
1,12 0,58 2,49
R-406A R-22/142b/600a (55/41/4) CHClF2+ CClF2CH3+ CH(CH3)3
1,10 0,58 2,48
R-407A R-32/125/134a (20/40/40) CH2F2+ CF3CHF2+ CF3CH2F
1,14 0,58 2,51
R-407B R-32/125/134a (10/70/20) CH2F2+ CF3CHF2+ CF3CH2F
1,12 0,58 2,50
R-407C R-32/125/134a (23/25/52) CH2F2+ CF3CHF2+ CF3CH2F
1,14 0,58 2,51
R-408A R-125/143a/22 (7/46/47) CF3CHF2+ CF3CH3+ CHClF2
1,15 0,58 2,52
R-409A R-22/124/142b (60/25/15) CHCIF2+ CF3CHClF+ CH3CClF2
1,15 0,57 2,52
R-409B R-22/124/142b (65/25/10) CHCIF2+ CF3CHClF+ CH3CClF2
1,16 0,57 2,53
R-410A R-32/125 (50/50) CH2F2+ CF3CHF2
1,17 0,57 2,54
R-410B R-32/125 (45/55) CH2F2+ CF3CHF2
1,17 0,57 2,53
R-412A R-22/218/142b (70/5/25) CHClF2+ C3F8+ CClF2CH3
1,16 0,57 2,53
R-500 R-12/152a (73,8/26,2) CCl2F2+ CHF2CH3
1,12 0,58 2,49
R-501 R-12/22 (25/75) CCl2F2+ CHClF2
1,18 0,57 2,54
R-502 R-22/115 (48,8/51,2) CHClF2+ CF3CClF2
0,98 0,61 2,38
R-503 R-13/23 (59,9/40,1) CClF3+CHF3 1,16 0,57 2,53 R-507 R-125/143a (50/50) CF3CHF2+
CF3CH3 1,10 0,58 2,48
R-508A R-23/116 (39/61) CHF3+C2F6 R-508B R-23/116 (46/54) CHF3+C2F6 1,14 0,58 2,51 R-509 R-22/218 (44/56) CHClF2+C3F8 1,11 0,58 2,49
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
17
Tabelle A.1 (fortgesetzt)
Benennung Isentropen-exponent2)
Kritisches Druck-
verhältnis2)
Funktion des
Isentropen-expo-
nenten2)
Kälte-mittel-
nummer1)
Zusammensetzung = Massenanteil
Formel
k (pb/po) C R-600 Butan C4H10 1,10 0,58 2,48 R-600a Isobutan CH(CH3)3 1,10 0,58 2,48 R-611 Methylformiat C2H4O2 1,12 0,58 2,50 R-717 Ammoniak NH3 1,31 0,54 2,64 R-718 Wasser3) H2O 1,32 0,54 2,65 R-744 Kohlendioxid CO2 1,30 0,55 2,63 R-764 Schwefeldioxid3) SO2 1,27 0,55 2,61 R-1130 1,2-Dichlorethylen4) CHCl=CHCl 1,14 0,58 2,51 R-1150 Ethylen CH2=CH2 1,25 0,55 2,60 R-1270 Propylen C3H6 1,14 0,58 2,51 R-C318 Octafluorocyclobutane C4F8 1,07 0,59 2,45 � Dimethylether CH3OCH3 1,16 0,57 2,53
1) Die R-Nummern entsprechen ISO 817 2) Die Werte sind auf 25 °C und 1,013 bar-a bezogen. 3) Die Werte sind auf 100 °C und 1,013 bar-a bezogen. 4) Die Werte sind auf 0 °C und 1,013 bar-a bezogen.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
18
Tabelle A.2 � Werte von C als Funktion von k
k C 0,90 2,30 0,92 2,32 0,94 2,34 0,96 2,36 0,98 2,38 1,00 2,39 1,02 2,41 1,04 2,43 1,06 2,45 1,08 2,46 1,10 2,48 1,12 2,50 1,14 2,51 1,16 2,53 1,18 2,54 1,20 2,56 1,22 2,58 1,24 2,59 1,26 2,61 1,28 2,62 1,30 2,63 1,32 2,65 1,34 2,66 1,36 2,68 1,38 2,69 1,40 2,70 1,42 2,72 1,44 2,73 1,46 2,74 1,48 2,76 1,50 2,77 1,52 2,78
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
19
Tabelle A.3 � Theoretische Korrekturfaktoren für unterkritische Strömung Kb
Isentropenexponent k pb/po
0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 1,50
Theoretischer Korrekturfaktor für unterkritische Strömung kb 0,45 0,50 0,999 1,0000,55 0,999 0,999 1,000 1,000 1,000 0,999 0,998 0,9970,60 0,999 1,000 1,000 0,999 0,998 0,997 0,995 0,993 0,991 0,989 0,986 0,9830,65 0,999 0,997 0,995 0,992 0,989 0,985 0,982 0,978 0,974 0,971 0,967 0,963 0,9590,70 0,985 0,980 0,975 0,969 0,964 0,959 0,953 0,948 0,943 0,937 0,932 0,927 0,9220,75 0,953 0,945 0,938 0,931 0,923 0,916 0,909 0,903 0,896 0,890 0,884 0,878 0,8720,80 0,900 0,890 0,881 0,872 0,864 0,855 0,847 0,840 0,833 0,826 0,819 0,812 0,8060,82 0,872 0,862 0,852 0,842 0,833 0,825 0,817 0,809 0,801 0,794 0,787 0,781 0,7740,84 0,839 0,828 0,818 0,808 0,799 0,790 0,782 0,774 0,766 0,759 0,752 0,745 0,7390,86 0,800 0,789 0,779 0,769 0,759 0,751 0,742 0,734 0,727 0,719 0,712 0,706 0,7000,88 0,755 0,744 0,733 0,724 0,714 0,706 0,697 0,689 0,682 0,675 0,668 0,661 0,6550,90 0,703 0,692 0,681 0,671 0,662 0,654 0,645 0,638 0,631 0,624 0,617 0,611 0,6050,92 0,640 0,629 0,619 0,610 0,601 0,593 0,585 0,578 0,571 0,565 0,559 0,553 0,5470,94 0,565 0,554 0,545 0,537 0,528 0,521 0,514 0,507 0,501 0,495 0,489 0,484 0,4790,96 0,469 0,460 0,452 0,445 0,438 0,431 0,425 0,419 0,414 0,409 0,404 0,400 0,3950,98 0,337 0,331 0,325 0,319 0,314 0,309 0,305 0,300 0,296 0,292 0,289 0,286 0,2821,00 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
20
Tabelle A.4 � Widerstandsbeiwert eines einzelnen Bauteils ζn
Bündiger Anschluss Sehr scharfkantig ζn = 0,5 Gebrochene Kante ζn = 0,25
Durchgesteckter Anschluss
Sehr scharfkantig ζn = 1 Gebrochene Kante ζn = 0,56
Aufgeweiteter Anschluss
Je nach Radius: zwischen ζn = 0,005 und ζn = 0,06 üblicherweise wird ζn = 0,05 einge-setzt
Bündiger Anschluss unter Winkel ζn = 0,5 + 0,3 cosα + 0,2 cos2α
Rohr-leitungs-
teile
Rohrbogen 90°
R = 2DR ζn = 0,3 R = 3DR ζn = 0,25 R = 4DR ζn = 0,23 R = 5DR ζn = 0,18
Rohre
Gerades Rohr dL
Rn = ⋅λζ
Stahlrohr λ = 0,02
Armaturen
Ventile und Wechsel-ventile
102,592= 3_ ⋅⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅ζ
KA
vs
R2
4
2R
Rd = A
⋅π
Kvs oder ζ muss vom Hersteller ange-geben werden.
ANMERKUNG Die Werte von ζn, die in der Tabelle angegeben sind, sind allgemein anerkannte und angewandte Werte. Geringfügig andere Werte können angewandt werden, wenn ihre Auswahl z. B. durch Veröffentlichungen begründet werden kann.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
Anhang B (informativ)
Berechnung der Strömungsquerschnitte für nicht verdampfende und
verdampfende Flüssigkeit
B.1 Berechnung des Strömungsquerschnittes für nicht verdampfende Flüssigkeiten
B.1.1 Der Strömungsquerschnitt für eine nicht verdampfende Flüssigkeit wird wie folgt berechnet:
)
vdrl
mdc ppKK
QA
−⋅⋅
⋅⋅
(10,6211 = [mm2] (B.1)
wobei Kdrl für Flüssigkeiten
B.1.2 Der Viskositätskorentnommen werden.
B.2 Berechnung des
B.2.1 Zur Berechnung dampfen aufgrund von DDampf:
Qmd = Qvap + Qliq [kg/h
Darin ist:
Qvap = x ⋅ Qmd [kg/h]
Der Wert x stellt den Damp
Qliq = Qmd � Qvap [kg/h
KKC
QA
dr
vapvap
⋅⋅
⋅3,469 =
0,6211 =KK
QA
vdrl
liqliq
⋅⋅
wobei für Kältemittel Kv = 1
Deshalb
[ ]AAA liqvapc + ⋅1,2 =
Der Faktor von 1,2 berückdes Flüssigkeits-Dampfgem
κ
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
21
bo
etwa 20 % unter dem Wert von Kdr für Gase und Dämpfe liegt.
rekturfaktor Kv ist von der Reynolds-Zahl abhängig und kann aus dem Bild B.1
Strömungsquerschnittes für verdampfende Flüssigkeiten
der Strömungsquerschnitte für Flüssigkeiten im Siedezustand (spontanes Ver-ruckentlastung) wird die Masse in zwei Komponenten aufgeteilt: Flüssigkeit und
] (B.2)
(B.3)
fanteil bei pC dar;
] (B.4)
pv
o
o
b ⋅ [mm2] (B.5)
)(1
pp bo
−⋅⋅ [mm2] (B.6)
,0 ist.
[mm2] (B.7)
sichtigt in dieser Berechnung den Unterschied zwischen der tatsächlichen Strömung isches und der theoretischen Strömung.
κ
EN 13136:2001 + A1:2005
22
Re = Reynolds-Zahl
Bild B.1 � Viskositätskorrekturfaktor Kv als Funktion der Reynolds-Zahl
Die Reynolds-Zahl wird nach folgender Gleichung berechnet:
ν⋅⋅ −10Re
30
= dw s [�] (B.8)
Darin ist:
d
Q w 2
m0
353,68 =⋅
⋅κ
[m/s] (B.9)
Die Werte der kinematischen Viskosität v (siehe EN ISO 3104) werden der technischen Literatur entnommen.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
23
Anhang C (informativ)
Beispiel für die Berechnung der Größe von
Druckentlastungseinrichtungen mit zugehörigen Leitungen
Legende 1 am Eintritt in die Rohrleitung zum Wechselventil 2 vor dem Wechselventil 3 vor dem Druckentlastungsventil 4 unmittelbar nach dem Druckentlastungsventil 5 nach dem Druckentlastungsventil unter Berücksichtigung von Strömungswiderständen
Bild C.1 � Druckentlastungsventil mit Wechselventil und Anschlussleitungen
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
24
Legende 1 am Eintritt in die Rohrleitung zum Wechselventil 2 vor dem Wechselventil 3 vor dem Druckentlastungsventil 4 unmittelbar nach dem Druckentlastungsventil 5 nach dem Druckentlastungsventil unter Berücksichtigung von Strömungswiderständen 6 Druckentlastungs-Ventileintritt
Bild C.2 � Strömungszustände in Leitungen und Armaturen zu Bild C.1
C.1 Annahmen für das Berechnungsbeispiel
C.1.1
Kältemittel R717
Einstelldruck pset = 20 bar
Tatsächlicher absoluter Abblasedruck po = 1,1 ⋅ pset + patm = 23 bar
Verdampfungsenthalpie (bei 23 bar) hvap = 1 025 kJ/kg
Länge des Behälters 5 m
Durchmesser des Behälters 1,5 m
Wärmestromdichte ϕ = 10 kW/m2
C.1.2
Überstromventil mit Gegendruckausgleich, das von einem Abscheider der Niederdruckseite Nr. 1 in einen Abscheider der Niederdruckseite Nr. 2 entlastet:
Kältemittel R717
pset = 12,0 bar tatsächlicher Abblasedruck Einstelldruck des Abscheiders Nr. 1
p0 = 1,1 × pset + patm = 14,2 bar
Verdampfungsenthalpie (bei 14,2 bar) hvap = 1 116 kJ/kg
Länge des Behälters l = 5,0 m
Durchmesser des Behälters d = 1,5 m
Feuerbeständig isolierter Behälter
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
25
Dicke der Isolierung s = 0,14 m
Wärmestromdichte kW/m²2,86
0,140,0410red =×=ϕ
Einstelldruck des Abscheiders Nr. 2 pset = 10,0 bar
Tatsächlicher Abblasedruck
= Gegendruck bei Abblaseleistung, Qmd
Abscheider der Druckentlastungseinrichtung Nr. 1 pb = 1,1 × pset + patm = 12,1 bar
C.2 Berechnung der erforderlichen Mindestabblaseleistung Qmd
C.2.1
Äußere Oberfläche des Behälters Asurf = m 27,1 = 51,54
512 22
+ ⋅π⋅π⋅
⋅,
Nach 6.2.1, Gleichung (1) Qmd = h
A
vap
surf⋅ϕ⋅600 3
Qmd = kg/h 952 =025 1
27,110600 3 ⋅⋅
C.2.2
Äußere Oberfläche des Behälters m²27,15,0**1,54
1,5²2surf =+×
×= ππA
Nach 6.2.1, Gleichung (1) [kg/h]6003
vap
surfred
hA
Q××
=ϕ
md
kg/h250,01116
27,12,866003=
××=mdQ
C.3 Berechnung des Strömungsquerschnittes A, Wahl des Druckentlastungsventils
Beispiel 1:
Die erforderliche Mindestabblaseleistung Qmd der Druckentlastungseinrichtung sollte bei den vorgenannten Bedingungen mindestens 952 kg/h betragen.
Aus Anhang A, Tabelle A.1 für R717: k = 1,31; C = 2,64
Aus einer R717-Dampftafel:
spezifisches Volumen bei 23 bar: vo = 0,0557 m3/kg
Aus Anhang A, Tabelle A.3 für 1 =0,043 = 231 = / bob Kpp
Wenn keine Katalog-Angaben über die Abblaseleistung der Ventile bei den vorliegenden Bedingungen zur Verfügung stehen, kann der Strömungsquerschnitt annäherungsweise berechnet werden.
Es wird angenommen: Kdr = 0,5
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
26
Nach 7.2.5.2, Gleichung (12):
pv
KKCQ
v
pKKC
QA
o
o
bdr
md
o
obdr
mdc
= ⋅⋅⋅
⋅
⋅⋅⋅
3,469 =
0,2883
mm 119 = 23
0,0557 1,0 0,5 2,64
9523,469 = 2⋅⋅⋅
⋅ cA
mm 12,3 =4119 = dπ
⋅
Aus dem Katalog eines Herstellers wird ein Druckentlastungsventil mit folgenden Daten gewählt:
d = 15 mm; A = 177 mm2; Kdr = 0,41
Berechnung der Abblaseleistung nach 7.2.5.2, Gleichung (11):
Qm = 0,2883 ⋅ C ⋅ A ⋅ Kdr ⋅ Kb ⋅ v
p
o
o
Qm = 0,2883 ⋅ 2,64 ⋅ 177 ⋅ 0,41 ⋅ 1,0 ⋅ 0,0557
23
Qm = 1 123 kg/h > Qmd
Beispiel 2:
Die erforderliche Mindestabblaseleistung Qmd der Druckentlastungseinrichtung sollte bei den vorgenannten Bedingungen mindestens 250,0 kg/h betragen.
Aus Anhang A, Tabelle A.1 für R717 k = 1,310, C = 2,64
Aus einer R717-Dampftafel, spezifisches Volumen v0 = 0,0907 m³/kg
Aus Anhang A, Tabelle A.3 für pb/p0 = 12,1/14,2 = 0,85
Korrekturfaktor für den theoretischen Ausflussmassenstrom für unterkritischen Strömungszustand Kb = 0,745
Nach Katalog-Angaben Kdr = 0,30 (ermittelt bei reduziertem Hub des Über-strömventils)
Nach 7.2.5.2, Gleichung (12)
[mm²]3,469
0,2883 0
0
0
0 p
vKKC
Q
vp
KKC
QA ×
×××=
××××
=bdr
md
bdr
mdc
mm²58,11714,2
0,09070,7450,302,64
2503,469 =×××
×=cA
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
27
mm12,2π4117,58 =×=cd
Aus dem Katalog eines Herstellers wird ein Druckentlastungsventil mit folgenden Daten gewählt:
d = 12,3 mm, A = 118,8 mm², Kdr = 0,30
Berechnung der Abblaseleistung nach 7.2.5.2, Gleichung (11):
[kg/h]0,28830
0
vp
KKACQ ×××××= bdrm
kg/h0,090714,20,7450,30118,82,640,2883 ×××××=mQ
Qm = 252,8 kg/h > Qmd
C.4 Druckabfall in der zuführenden Leitung (vom Behälter zum Druckentlastungsventil)
Nach 7.4.3, Gleichung (17):
pKKAA
p obdrin
cin C ⋅ζ⋅⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅⋅⋅∆
2
0,032 =
Rohrleitung: DN 25, din = 28,5 mm, Ain = 638 mm2, A = 177 mm2 (aus dem Katalog)
Widerstandsbeiwerte ζ aus Tabelle A.4 an den in Bild C.1 angegebenen Stellen:
1. Eintritt am Behälter (bündiger Anschluss, gebrochene Kante) ζ1 = 0,25
2. Gerade Rohrleitung L = 500 mm ζ2 = λ ⋅ =
28,5500 0,02 = ⋅
in
in
dL 0,35
3. Wechselventil Kvs = 20 m3/h
ζ3 = 2,592 ⋅
= 10 20
638 2,592 = 10 3_ 2
3_
vs
in2
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛⋅⋅⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
KA
2,64
Σ ζ = n
= n
= nζ∑
3
1 = 3,24
bar 0,216 = 23 3,24 1,0 0,41 2,64 638177 0,032 =
2
⋅⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ⋅⋅⋅⋅∆ inp
0,03< 0,009 = 23
0,216 = o
in
pp∆
(siehe 7.4.1)
Die Höhe des Eintritt-Druckabfalls erlaubt demnach die Verwendung des gewählten Ventils. Wenn der Druckabfall höher ist als in 7.4.1 angegeben, wird die Anordnung von Ventil und zuführender Leitung geändert mit dem Ziel, den Druckabfall zu senken.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
28
Wenn der Hersteller den Widerstandsbeiwert ζDN für Einrichtungen (Armaturen) bezogen auf die Nennweite (DN) angibt, wird dieser auf den Widerstandsbeiwert ζ für den vorhandenen inneren Durchmesser der Rohrleitung nach Gleichung (16) umgerechnet:
ζ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ζ DNR
4
DNd =
C.5 Druckabfall in der abführenden Leitung (vom Druckentlastungsventil zur Atmosphäre)
Nach 7.4.4, Gleichung (20):
ppKKCAA = p 2
2
2
1 0,064 + obdrout
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅⋅⋅⋅ζ⋅ s
∆pout = p1 � p2
Rohrleitung: DN 32, dout = 37,2 mm, Aout = 1 086 mm2
Widerstandsbeiwerte ζ aus Tabelle A.4 an den in Bild C.1 angegebenen Stellen:
4. Gerade Rohrleitung Lout = 5 000 mm =
37,2000 50,02 =4
out
out ⋅⋅λζdL = 2,69
5. 1 Rohrbogen R = 3DR
ζ5 = 0,25
Σ n =
= n
= nζ∑ζ
5
4 = 2,94
p2 = Atmosphärendruck (patm) = 1,0 bar
bar 2,02 =1,0 + 23 1,0 0,41 2,64 086 1
177 2,94 0,064 22
1 = p ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ⋅⋅⋅⋅⋅⋅
∆pout = 2,02 � 1,0 = 1,02 bar
231,02 =
pp
o
out∆ = 0,044 < 0,10 (siehe 7.4.1)
Die Höhe des Austritt-Druckabfalls erlaubt demnach die Verwendung des gewählten Ventils. Wenn der Druckabfall höher ist als in 7.4.1 angegeben, wird die Anordnung von Ventil und abführender Leitung geändert mit dem Ziel, den Druckabfall zu senken.
Die vorstehende Berechnung basiert auf der Annahme: pb = p2 = patm.
Wenn der berechnete Gegendruck pb = p2 + ∆pout einen kleineren Kb-Wert (hier Kb = 1,0) zur Folge hat, (siehe Tabelle A.3), dann ist dieser reduzierte Wert zur Berechnung der Abblaseleistung des Druckentlastungsventils zu verwenden.
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
29
Anhang ZA (informativ)
Abschnitte in dieser Europäischen Norm, die grundlegende Anforde-
rungen oder andere Vorgaben von EU-Richtlinien betreffen
Diese Europäische Norm wurde im Rahmen eines Mandates, das dem CEN von der Europäischen Kommission und der Europäischen Freihandelszone erteilt wurde, erarbeitet und unterstützt grundlegende Anforderungen der EU- Richtlinie 97/23/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 29. Mai 1997 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten über Druckgeräte.
Warnhinweis: Für Produkte, die in den Anwendungsbereich dieser Norm fallen, können weitere Anforderungen und weitere EU-Richtlinien gelten.
Die folgenden Abschnitte dieser Norm sind geeignet, Anforderungen der Richtlinie 97/23/EG zu unterstützen.
Die Übereinstimmung mit den Abschnitten dieser Norm ist eine der Möglichkeiten, die relevanten grundlegenden Anforderungen der betreffenden Richtlinie und der zugehörigen EFTA-Vorschriften zu erfüllen.
Tabelle ZA.1 � Gegenüberstellung dieser Europäischen Norm mit der Richtlinie 97/23/EG
Abschnitte/Unterabschnitte dieser Europäischen Norm
Grundlegende Anforderungen der Richtlinie 97/23/EG Erläuterungen/Anmerkungen
6 2.10
2.12
Schutz vor Überschreiten der zulässigen Grenzen von Druck-geräten
7
7.1 � 7.4
2.11.2 Einrichtung zur Druckbegrenzung
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
EN 13136:2001 + A1:2005
30
Literaturhinweise
ISO 817, Organic refrigerants � Number designation
EN ISO 3104, Mineralölerzeugnisse � Durchsichtige und undurchsichtige Flüssigkeiten � Bestimmung der kinematischen Viskosität und Berechnung der dynamischen Viskosität (ISO 3104:1994)
prEN 12693:1996, Kälteanlagen und Wärmepumpen � Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen � Verdrängerverdichter für Kältemittel
Nor
men
-Dow
nloa
d-S
NV
SO
-Wal
ter
Mei
er (
Klim
a S
chw
eiz)
AG
-KdN
r.10
5252
4-Lf
Nr.
5489
5-20
11-0
3-18
15:
55:5
7
