Почему медные трубки доминируют в холодильном оборудовании
В холодильном контуре медная трубка выполняет две различные функции. Внутри теплообменников это поверхность теплопередачи конденсатора и испарителя, а в соединительных трубопроводах она переносит хладагент между компрессором, расширительным устройством и змеевиками. Этот материал выбран потому, что он обеспечивает теплопроводность примерно 390 Вт/(м·К), достаточную прочность для удержания хладагента, хорошую пластичность при изгибе и развальцовке, а также оксидную пленку, устойчивую как к хладагенту, так и к окружающей атмосфере.
Таким образом, практический выбор представляет собой компромисс между тремя требованиями: трубка должна эффективно передавать тепло, она должна выдерживать расчетное давление с достаточным запасом и она должна быть достаточно чистой внутри, чтобы смазка, оксид и влага не загрязняли контур.
Классификация холодильных медных трубок
Холодильная трубка классифицируется по трем признакам, и все три описания обычно указываются в одном заказе на поставку.
По материальному составу.Трубка из чистой меди обеспечивает лучшую теплопроводность. Латунная трубка имеет более высокую прочность, но меньшую проводимость. Бронзовые и медно--никелевые трубки устойчивы к агрессивной охлаждающей воде и морской атмосфере, но их сложнее формовать и паять, поэтому они используются в основном в конденсаторах,-охлаждаемых морской водой, а не в холодильных установках заводского-производства.
По маршруту производства.Бескислородная-трубка используется для капиллярных линий и прецизионных компонентов. Раскисленная-медная труба, содержащая кислород, является стандартом для соединения трубопроводов, поскольку она сочетает в себе подходящую прочность и твердость с надежными свойствами пайки. Трубка с внутренними канавками имеет спиральный выступ на отверстии, который увеличивает площадь внутренней поверхности и способствует турбулентности, улучшая коэффициент теплопередачи испарителя или конденсатора без увеличения его размера.
По характеру.Мягкая отожженная труба обладает высочайшей пластичностью и поставляется в бухтах для гибки в полевых условиях. Жесткая трубка обладает высочайшей прочностью и применяется на прямых участках и в некоторых теплообменных конструкциях. Полутвердая-трубка сочетает в себе прочность и формуемость, поэтому ее часто предпочитают для трубопроводов холодильного оборудования, построенных в мастерских.
Характеристики производительности, определяющие выбор
| Свойство | Значение в холодильном контуре |
|---|---|
| Теплопроводность | Определяет площадь поверхности теплообменника, необходимую для данного режима работы. |
| Предел прочности и текучести | Устанавливает допустимое давление стенки трубы при расчетной температуре. |
| Удлинение и пластичность | Позволяет сгибать, развальцовывать, обжимать и формовать рулоны без растрескивания. |
| Коррозионная стойкость | Защищает от конденсата, чистящих средств, соленого воздуха и агрессивной охлаждающей воды. |
| Поведение при низких-температурах | Сохраняет материал прочным при температуре испарения значительно ниже нуля. |
| Внутренняя чистота | Предотвращает засорение, образование парафина и износ компрессора, вызванные остатками масла, оксидов или влаги. |
Марки и стандарты, используемые для труб для охлаждения и кондиционирования воздуха, включают ASTM B280 для бесшовных медных трубок, используемых в полевых условиях, GB/T 17791 для медных труб для кондиционеров и холодильников, а также EN 12735, части 1 и 2, для европейских трубопроводов и теплообменников. Раскисленная фосфором марка, соответствующая C12200, является обычным выбором, поскольку ее можно многократно паять без риска водородного охрупчивания.
Толщина стенки и расчет давления
Толщина стенок не является делом привычки; оно должно соответствовать расчетному давлению, диаметру трубки и максимальной рабочей температуре контура. Давление насыщения современных хладагентов высокого-давления значительно выше, чем у старых хлорфторуглеродных жидкостей, поэтому расчетное давление системы должно быть взято из данных хладагента при максимальной ожидаемой температуре окружающей среды или температуры конденсации с дополнительным запасом, требуемым применимым оборудованием, работающим под давлением, или нормами для трубопроводов.
Еще три фактора снижают работоспособность трубки и их необходимо учитывать:
Допуск на толщину стенки, означающий, что минимальная стенка поставляемой партии ниже номинального значения.
Утончение стенки снаружи изгиба, которое может быть существенным, если радиус изгиба мал.
Снижение допустимых напряжений, если схема работает при повышенной температуре конденсации, поскольку прочность отожженной меди падает с повышением температуры.
Если расчет не может быть выполнен в полном объеме, правильный подход состоит в том, чтобы заказать серию толщин стенки, указанную в применимом стандарте на продукцию для соответствующей задачи, и увеличить стенку для небольшого радиуса изгиба, а не полагаться на номинальный размер.
Проектирование трубопроводов, монтаж и чистота
Используйте радиус изгиба примерно в три-пять раз больше наружного диаметра для отожженной трубы и больше, если изгиб впоследствии растягивается или подвергается вибрации.
Поддерживайте горизонтальные и вертикальные участки с интервалами, которые предотвращают провисание и вибрационный контакт с конструкцией, а также избегают застревания масла в нижних точках всасывающей линии.
Размер всасывающих линий должен обеспечивать достаточно высокую скорость хладагента для возврата масла в компрессор, сохраняя при этом падение давления в пределах приемлемой доли давления насыщения.
Во время пайки продуйте отверстие сухим азотом, чтобы не образовывалась внутренняя оксидная накипь; в противном случае весы пройдут по цепи и заблокируют расширительное устройство.
Во время хранения держите пробирку закрытой и сухой и никогда не оставляйте открытый конец в местах, куда может проникнуть влага.
Отделяйте медь от стали или алюминия в любом соединении, где электролит может закупорить соединение, чтобы избежать гальванической коррозии.
Также стоит отметить, что любая толщина стенок, выбранная исходя из эмпирического правила, является лишь предварительной. Окончательный выбор должен учитывать радиус изгиба, расстояние между опорами, детали соединения и вибрационную среду, а также должен быть подтвержден соответствием последнему изданию соответствующего стандарта на холодильные трубопроводы до того, как проект будет заморожен.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Какая марка медных трубок является стандартной для холодильного оборудования и кондиционирования воздуха?
Раскисленная фосфором-медь, соответствующая C12200, поставляется в отожженном состоянии для рулонов и в тянутом состоянии для прямых участков. Содержание фосфора делает трубку безопасной для пайки на воздухе без риска водородного охрупчивания.
Вопрос: Что такое трубка ACR?
ACR означает кондиционирование воздуха и охлаждение. Такая трубка изготавливается в соответствии с ASTM B280 или GB/T 17791 с чистым сухим отверстием, контролируемыми размерами и закрытыми концами, что позволяет ее устанавливать без операции внутренней очистки.
Вопрос: Для чего нужна трубка с внутренними канавками?
Винтовые канавки на отверстии увеличивают площадь внутренней поверхности и нарушают пограничный слой хладагента, что повышает коэффициент теплопередачи испарителя или конденсатора при тех же внешних размерах.
Вопрос: Можно ли использовать твердую закаленную трубку для трубопроводов холодильного оборудования?
Да, для прямых участков, нарезанных и припаянных в мастерской. Изгибы следует делать из отожженной трубы, либо область изгиба должна быть отожжена перед формовкой, поскольку твердая трубка треснет, если согнуть ее в холодном состоянии до небольшого радиуса.
Вопрос: Почему при пайке необходимо использовать азот?
Продувка сухим азотом вытесняет воздух из канала ствола и предотвращает образование накипи оксида меди на горячей внутренней поверхности. Накипь, распространяющаяся по контуру, загрязнит хладагент и может заблокировать капиллярные трубки и расширительные клапаны.
Вопрос: Как определяется правильная толщина стенки?
На основе расчетного давления и максимальной рабочей температуры хладагента, диаметра трубы, допуска на толщину стенки и любого утонения стенок на изгибах, используя допустимое напряжение, разрешенное действующим стандартом давления или трубопровода для соответствующей марки и состояния меди.
