Chapter hvac engineering Fundamentals: Part 1 Introduction

Design Procedures: Part 4
165
Figure 6.9 shows flow versus head loss (pressure drop per 100 ft)
and velocity in schedule 40 steel pipe. This is for water at 60
⬚
F, but
the small error for warmer water gives conservative results. Figure
6.10 covers similar data for copper tubing. Data for plastic and PVC
piping are available from the manufacturers. Reference 6 is an excel-
lent resource for pipe sizing data.
Pressure losses in fittings—tees, elbows, valves—are allowed for on
the basis of size and velocity, by using ‘‘equivalent length’’ values
which have been determined empirically. Table 6.7 lists equivalent
lengths for 90
⬚
elbows. Table 6.8 shows multipliers for Table 6.7 for
various other fittings. A rule of thumb which is frequently used is to
double the measured length of the piping system to allow for fittings.
This will not be satisfactory for systems with a high fittings-to-length
ratio, and in any case, it should be used only for preliminary esti-
mates.
Steam line sizing is based on flow rate (pounds per hour) at a spec-
ified pressure and pressure drop. Figure 6.11 is a graph of flow rate
in pounds per hour versus pressure drop in pounds per square inch
per 100 ft and velocity in feet per minute. The figure is based on steam
at 0 lb / in
2
gauge. The allowable pressure drop depends on the initial
pressure and the acceptable pressure at the end of the system. For 15
lb / in
2
steam, typical pressure drops are in the range of 0.5 to 0.7 lb /
in
2
per 100 ft. The maximum velocity should not exceed 10,000 ft / min
in large pipes (10 to 12 in), dropping to 2000 ft / min in 2-in and smaller
lines. This follows the old rule of thumb that ‘‘steam velocity in
thousands should not exceed the pipe diameter in inches.’’ Figure 6.12
provides velocity correction factors for pressures other than zero.
Condensate return lines, for gravity flow, can be sized by using Table
6.9. Wet return lines include no vapor. Dry lines include both steam
and liquid—this is most common—and
vacuum
refers to a return line
going to a vacuum pump and thus at a pressure below atmospheric.
Return lines must slope downward in the direction of flow.