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Exemplarische Darstellung. Nicht maßstabsgetreu.
Rohrleitungen verbinden die einzelnen Komponenten einer verfahrenstechnischen Anlage und leiten flüssige und gasförmige Medien mittels eines Druckgradienten, welcher in der Regel über Pumpen oder Kompressoren erzeugt wird. Es wird sichergestellt, dass innerhalb von Rohrleitungen keine Phasenübergänge oder chemische Änderungen der Prozessmedien auftreten, da diese schädigende Effekte wie erhöhte Korrosion oder Dampfschläge verursachen können. Für die Auslegung von Rohrleitungen werden unter anderem die Änderung des Betriebsdrucks entlang der Rohrleitung berücksichtigt sowie die Strömungsgeschwindigkeit im Zusammenhang mit Geräuschemissionen und führt. langfristiger Abrasion des Rohrleitungsmaterials. Abrasion des Rohrleitungsmaterials ist besonders bei Prozessmedien relevant, die Feststoffe enthalten.
Obwohl die meisten Rohrleitungen für sich genommen nicht viel Platz in Anspruch nehmen, kann der Platzbedarf aller Rohrleitungen zusammen einen signifikanten Anteil der Größe einer verfahrenstechnischen Anlage ausmachen und die Positionierung und Installation der Komponenten der Anlage entsprechend beeinflussen.
Der Betriebsdruck entlang einer Rohrleitung wird durch dynamische Druckverluste, verursacht durch die Strömung des Prozessmediums, sowie durch hydrostatische Druckänderungen beeinflusst. Die dynamischen Druckverluste können unter Verwendung der Darcy‑Weisbach Gleichung abgeschätzt werden. Die in der Gleichung enthaltene Rohrreibungszahl wird entweder unter Verwendung der Colebrook-White Gleichung berechnet oder dem sogenannten Moody‑Diagramm entnommen. In jedem Fall muss zur Ermittlung der Rohrreibungszahl sowohl die Oberflächenrauheit der Rohrleitung als auch die Reynolds‑Zahl der Strömung bekannt sein.
Insbesondere bei gasförmigen Medien gilt es bei der Berechnung der Druckverluste zu berücksichtigen, dass die in der Regel mit abnehmendem Betriebsdruck einhergehende Abnahme der Dichte zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit führen kann. Abhängig vom Ausmaß der Druckverluste und der damit einhergehenden Abnahme des Betriebsdrucks kann es notwendig sein, die Änderung der Dichte des Mediums entlang der Rohrleitung in die Berechnung einfließen zu lassen, um zuverlässige Resultate zu erhalten.
Als Wasserschläge werden kritische Änderungen des Drucks bezeichnet, die innerhalb von Rohrleitungen bei abrupten Geschwindigkeitsänderungen eines Prozessmediums auftreten können. Wenn ein Prozessstrom abgebremst wird, entstehen abhängig von der Gesamtmasse des bewegten Mediums und der Geschwindigkeitsänderung Druckanstiege. Diese Druckanstiege können Dimensionen erreichen, die Auswirkungen haben auf die Auslegung der Rohrleitungen und der angeschlossenen Komponenten sowie auf die Stabilität des Tragwerks. Neben Druckanstiegen stromabwärts des bewegten Prozessmediums können stromaufwärts Absenkungen des Drucks bis ins Vakuum entstehen.
Die Rohrleitungsführung hat einen entscheidenden Einfluss auf den Betriebsdruck innerhalb von Rohrleitungen, insbesondere im Falle von Höhenunterschieden und den sich daraus ergebenden Änderungen des hydrostatischen Drucks. Zudem beeinflusst die Rohrleitungsführung die durch das durchströmende Prozessmedium stattfindende Abrasion am Material. Bei Flüssigkeiten führenden Rohrleitungen werden bei Bedarf Vorrichtungen zur Entlüftung eingesetzt, um Lufteinschlüssen vorzubeugen, da diese an in vertikaler Richtung verlaufenden Stellen der Rohrleitung zu Reduzierungen des verfügbaren Betriebsdrucks führen können.
Rohrleitungen, welche dampfförmige Medien enthalten, werden je nach Bedarf mit mechanischen oder über das Prozessleitsystem angesteuerten Kondensatablassen ausgerüstet, um kondensierten Dampf in Form des Kondensats abzuführen.