W procesie badań odbiorczych raz po raz mamy do czynienia z błędami popełnionymi podczas projektowania i montażu rurociągów miedzianych do systemów klimatyzacji freonowej. Korzystając ze zgromadzonego doświadczenia, a także opierając się na wymaganiach dokumenty regulacyjne, w ramach tego artykułu staraliśmy się połączyć podstawowe zasady organizacji tras rurociągów miedzianych.
Porozmawiamy konkretnie o organizacji tras, a nie o zasadach instalowania rurociągów miedzianych. Zagadnienia rozmieszczenia rur, ich względne położenie, problemy z wyborem średnicy rur freonowych, potrzeba pętli do podnoszenia oleju, kompensatorów itp. Pominiemy zasady instalowania konkretnego rurociągu, technologię wykonywania połączeń i inne szczegóły. Jednocześnie poruszone zostaną kwestie szerszego i bardziej ogólnego spojrzenia na urządzenie. szlaki miedziane rozważono pewne problemy praktyczne.
Głównie ten materiał dotyczy systemów klimatyzacji freonowych, niezależnie od tego, czy są to tradycyjne systemy typu split, systemy klimatyzacji wielostrefowej, czy też klimatyzatory precyzyjne. Nie będziemy jednak poruszać kwestii montażu rur wodnych w instalacjach chillerowych i instalowania stosunkowo krótkich rurociągów freonowych wewnątrz maszyn chłodniczych.
Dokumentacja regulacyjna dotycząca projektowania i montażu rurociągów miedzianych
Wśród dokumentacji regulacyjnej dotyczącej instalacji rurociągów miedzianych wyróżniamy dwa następujące standardy:
- STO NOSTROY 2.23.1–2011 „Montaż i uruchomienie agregatów wyparnych i sprężarkowo-skraplających systemów klimatyzacji bytowej w budynkach i obiektach”;
- SP 40–108–2004 „Projektowanie i montaż systemy wewnętrzne zaopatrzenie w wodę i ogrzewanie budynków z rur miedzianych.”
Pierwszy dokument opisuje cechy instalowania rur miedzianych w odniesieniu do systemów klimatyzacji ze sprężaniem pary, a drugi w odniesieniu do systemów ogrzewania i zaopatrzenia w wodę, jednak wiele wymagań ma również zastosowanie do systemów klimatyzacji.
Dobór średnic rurociągów miedzianych
Średnicę rur miedzianych dobiera się na podstawie katalogów i programów obliczeniowych dla urządzeń klimatyzacyjnych. W systemach dzielonych średnicę rur dobiera się zgodnie z rurami łączącymi jednostki wewnętrznej i zewnętrznej. W przypadku systemów wielostrefowych najlepiej zastosować programy obliczeniowe. W klimatyzatory precyzyjne Stosowane są zalecenia producenta. Jednak przy długiej trasie freonu mogą wystąpić niestandardowe sytuacje, które nie są wskazane w dokumentacji technicznej.
Ogólnie rzecz biorąc, aby zapewnić powrót oleju z obwodu do skrzyni korbowej sprężarki i akceptowalne straty ciśnienia, natężenie przepływu w przewodzie gazowym musi wynosić co najmniej 4 metry na sekundę na odcinkach poziomych i co najmniej 6 metrów na sekundę na odcinkach wznoszących się. Aby uniknąć wystąpienia niedopuszczalnych sytuacji wysoki poziom hałasu, maksymalna dopuszczalna prędkość przepływu gazu jest ograniczona do 15 metrów na sekundę.
Natężenie przepływu czynnika chłodniczego w fazie ciekłej jest znacznie mniejsze i ograniczone przez potencjalne zniszczenie zaworów odcinających i regulacyjnych. Maksymalna prędkość faza ciekła - nie więcej niż 1,2 metra na sekundę.
Przy dużych wysokościach i długich trasach średnicę wewnętrzną przewodu cieczowego należy tak dobrać, aby spadek ciśnienia w nim oraz ciśnienie słupa cieczy (w przypadku rurociągu wznoszącego) nie doprowadziły do wrzenia cieczy na koniec kolejki.
W systemach klimatyzacji precyzyjnej, gdzie długość trasy może sięgać lub przekraczać 50 metrów, często przyjmuje się pionowe odcinki przewodów gazowych o zmniejszonej średnicy, z reguły o jeden standardowy wymiar (o 1/8”).
Zauważamy również, że często obliczona długość zastępcza rurociągów przekracza limit określony przez producenta. W takim przypadku zaleca się uzgodnienie faktycznej trasy z producentem klimatyzatora. Zwykle okazuje się, że nadmierna długość jest dopuszczalna nawet o 50% maksymalna długość tras wskazanych w katalogach. W takim przypadku producent wskazuje wymagane średnice rurociągów i procent niedoszacowania wydajności chłodniczej. Z doświadczenia wynika, że niedoszacowanie nie przekracza 10% i nie jest decydujące.
Pętle do podnoszenia oleju
Pętle do podnoszenia oleju instaluje się w obecności odcinków pionowych o długości 3 metrów lub większej. Na większych wysokościach pętle należy montować co 3,5 metra. W takim przypadku w górnym punkcie zainstalowana jest pętla do podnoszenia oleju powrotnego.
Ale i tutaj są wyjątki. Zgadzając się na niestandardową trasę, producent może zalecić zainstalowanie dodatkowej pętli do podnoszenia oleju lub odmówić stosowania dodatkowych. W szczególności w warunkach długiej trasy, w celu optymalizacji oporów hydraulicznych, zalecano rezygnację z odwrotnej górnej pętli. W innym projekcie ze względu na specyficzne warunki na wzniesieniu około 3,5 metra konieczne było zamontowanie dwóch pętli.
Pętla do podnoszenia oleju stanowi dodatkowy opór hydrauliczny i należy go uwzględnić przy obliczaniu równoważnej długości trasy.
Wykonując pętlę do podnoszenia oleju należy pamiętać, aby jej wymiary były jak najmniejsze. Długość pętli nie powinna przekraczać 8 średnic rurociągu miedzianego.
Mocowanie rurociągów miedzianych
Ryż. 1. Schemat mocowania rurociągu w jednym z projektów,
z którego obejma jest mocowana bezpośrednio do rury
nie jest to oczywiste, co stało się przedmiotem kontrowersji
W przypadku mocowania rurociągów miedzianych najczęstszym błędem jest mocowanie za pomocą opasek przez izolację, rzekomo w celu zmniejszenia wpływu drgań na łączniki. Kontrowersyjne sytuacje w tej kwestii mogą być także spowodowane niewystarczająco szczegółowym narysowaniem szkicu w projekcie (ryc. 1).
Tak naprawdę do zabezpieczenia rur należy zastosować metalowe obejmy instalacyjne, składające się z dwóch części, skręconych śrubami i posiadających gumowe wkładki uszczelniające. Zapewnią niezbędne tłumienie drgań. Obejmy należy mocować do rury, a nie do izolacji, muszą mieć odpowiedni rozmiar i zapewniać sztywne mocowanie trasy do podłoża (ściany, sufitu).
Dobór odległości pomiędzy mocowaniami rurociągów wykonanymi z rur miedzianych pełnych oblicza się zasadniczo zgodnie z metodologią przedstawioną w Załączniku D dokumentu SP 40–108–2004. DO Ta metoda należy stosować w przypadku stosowania rurociągów niestandardowych lub w przypadku sytuacji kontrowersyjnych. W praktyce częściej stosuje się konkretne zalecenia.
Dlatego zalecenia dotyczące odległości między podporami rurociągów miedzianych podano w tabeli. 1. Odległość między mocowaniami rurociągów poziomych wykonanych z rur półtwardych i miękkich można zmniejszyć odpowiednio o 10 i 20%. Więcej, jeśli to konieczne dokładne wartości Odległości pomiędzy łącznikami na rurociągach poziomych należy określić metodą obliczeniową. Na podstopnicy należy zamontować co najmniej jedno mocowanie, niezależnie od wysokości podłogi.
Tabela 1 Odległość pomiędzy wspornikami rur miedzianych
Należy pamiętać, że dane z tabeli. 1 w przybliżeniu pokrywa się z wykresem pokazanym na ryc. 1 pkt 3.5.1 SP 40–108–2004. Jednakże dostosowaliśmy dane tej normy, aby pasowały do rurociągów o stosunkowo małej średnicy stosowanych w systemach klimatyzacyjnych.
Kompensatory rozszerzalności cieplnej
rozszerzalność cieplna różne rodzaje
(a – w kształcie litery L, b – w kształcie litery O, c – w kształcie litery U)
dla rurociągów miedzianych
Pytaniem, które często zastanawia inżynierów i instalatorów, jest konieczność montażu kompensatorów rozszerzalności cieplnej i wybór ich rodzaju.
Czynnik chłodniczy w układach klimatyzacyjnych ma na ogół temperaturę w zakresie od 5 do 75°C (dokładniejsze wartości zależą od tego, pomiędzy którymi elementami obiegu chłodniczego przebiega dany rurociąg). Temperatura otoczenia waha się w zakresie od –35 do +35°C. Konkretne obliczone różnice temperatur są pobierane w zależności od tego, gdzie znajduje się dany rurociąg, w pomieszczeniu czy na zewnątrz, oraz pomiędzy którymi elementami obiegu chłodniczego (na przykład temperatura pomiędzy sprężarką a skraplaczem mieści się w zakresie od 50 do 75 ° C oraz pomiędzy zaworem rozprężnym a parownikiem - w zakresie od 5 do 15°C).
Tradycyjnie w budownictwie stosuje się kompensatory w kształcie litery U i L. Obliczanie zdolności kompensacyjnej elementów rurociągu w kształcie litery U i L odbywa się zgodnie ze wzorem (patrz schemat na rysunku 2)
Gdzie
Lk - zasięg kompensatora, m;
∆L - odkształcenie liniowe odcinka rurociągu przy zmianie temperatury powietrza podczas instalacji i eksploatacji, m;
A jest współczynnikiem elastyczności rur miedzianych, A = 33.
Odkształcenie liniowe określa wzór
∆L = α L ∆t,
L to długość odkształconego odcinka rurociągu w temperaturze montażu, m;
∆t - różnica temperatur pomiędzy temperaturami rurociągu w różnych stanach podczas pracy, °C;
α jest współczynnikiem rozszerzalności liniowej miedzi, równym 16,6·10 –6 1/°C.
Przykładowo obliczmy wymaganą wolną odległość L od ruchomej podpory rurociągu d = 28 mm (0,028 m) przed zakrętem, tzw. zwis kompensatora w kształcie litery L w odległości do najbliższej stałej podpory L = 10 m. Odcinek rury znajduje się w pomieszczeniu zamkniętym (temperatura rurociągu na biegu jałowym agregatu chłodniczego 25°C) pomiędzy maszyną chłodniczą a zdalnym skraplaczem (temperatura robocza rurociągu 70°C), tj. ∆t = 70–25 = 45 °C.
Korzystając ze wzoru znajdujemy:
∆L = α · L · ∆t = 16,6 10 –6 10 45 = 0,0075 m.
Zatem odległość 500 mm jest wystarczająca, aby skompensować rozszerzalność cieplną rurociągu miedzianego. Jeszcze raz podkreślmy, że L jest odległością od podpory stałej rurociągu, L k jest odległością od podpory ruchomej rurociągu.
W przypadku braku zwojów i zastosowania kompensatora w kształcie litery U stwierdzamy, że na każde 10 metrów odcinka prostego wymagany jest kompensator półmetrowy. Jeżeli szerokość korytarza lub inne cechy geometryczne miejsca ułożenia rurociągu nie pozwalają na montaż dylatacji o występie 500 mm, dylatacje należy montować częściej. W tym przypadku zależność, jak widać ze wzorów, jest kwadratowa. Gdy odległość pomiędzy dylatacjami zmniejszy się 4-krotnie, wydłużenie dylatacji będzie tylko 2-krotnie krótsze.
Aby szybko określić przesunięcie kompensatora, wygodnie jest skorzystać z tabeli. 2.
Tabela 2. Wysięg kompensatora L k (mm) w zależności od średnicy i długości rurociągu
| Średnica rurociągu, mm | Wydłużenie ΔL, mm | |||
| 5 | 10 | 15 | 20 | |
| 12 | 256 | 361 | 443 | 511 |
| 15 | 286 | 404 | 495 | 572 |
| 18 | 313 | 443 | 542 | 626 |
| 22 | 346 | 489 | 599 | 692 |
| 28 | 390 | 552 | 676 | 781 |
| 35 | 437 | 617 | 756 | 873 |
| 42 | 478 | 676 | 828 | 956 |
| 54 | 542 | 767 | 939 | 1 084 |
| 64 | 590 | 835 | 1 022 | 1 181 |
| 76 | 643 | 910 | 1 114 | 1 287 |
| 89 | 696 | 984 | 1 206 | 1 392 |
| 108 | 767 | 1 084 | 1 328 | 1 534 |
| 133 | 851 | 1 203 | 1 474 | 1 702 |
| 159 | 930 | 1 316 | 1 612 | 1 861 |
| 219 | 1 092 | 1 544 | 1 891 | 2 184 |
| 267 | 1 206 | 1 705 | 2 088 | 2 411 |
Na koniec zauważamy, że pomiędzy dwoma złączami dylatacyjnymi powinno znajdować się tylko jedno stałe podparcie.
Potencjalne miejsca, w których mogą być wymagane złącza kompensacyjne, to oczywiście te, w których występuje największa różnica temperatur pomiędzy trybem pracy i niepracy klimatyzatora. Ponieważ najgorętszy czynnik chłodniczy przepływa pomiędzy sprężarką a skraplaczem i jest najgorętszy niska temperatura jest typowe dla obszarów zewnętrznych w okresie zimowym, najbardziej krytyczne są zewnętrzne odcinki rurociągów w systemach chillerów ze zdalnymi skraplaczami oraz w systemach klimatyzacji precyzyjnej - przy zastosowaniu wewnętrznych klimatyzatorów szafowych i zdalnego skraplacza.
Podobna sytuacja miała miejsce w jednym z obiektów, gdzie konieczne było zamontowanie zdalnych skraplaczy na ramie oddalonej o 8 metrów od budynku. Na tej odległości, przy różnicy temperatur przekraczającej 100°C, znajdował się tylko jeden wylot i sztywne mocowanie rurociągu. Z czasem w jednym z łączników pojawiło się zagięcie rury, a po sześciu miesiącach od uruchomienia instalacji pojawił się wyciek. Trzy systemy zamontowane równolegle do siebie miały tę samą usterkę i wymagały napraw awaryjnych polegających na zmianie konfiguracji trasy, wprowadzeniu kompensatorów, ponownym podciśnieniu i ponownym napełnieniu obwodu.
Wreszcie kolejnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy obliczaniu i projektowaniu kompensatorów rozszerzalności cieplnej, zwłaszcza w kształcie litery U, jest znaczne zwiększenie długości zastępczej obwodu freonowego ze względu na dodatkową długość rurociągu i cztery kolana. Jeżeli całkowita długość trasy osiągnie wartości krytyczne (a jeśli mówimy o konieczności zastosowania kompensatorów, to długość trasy jest oczywiście dość duża), to ostateczny schemat wskazujący wszystkie kompensatory należy uzgodnić z producentem. W niektórych przypadkach dzięki wspólnym wysiłkom możliwe jest opracowanie najbardziej optymalnego rozwiązania.
Trasy instalacji klimatyzacyjnych należy układać w bruzdach, kanałach i szybach, korytkach oraz na wieszakach, natomiast przy układaniu w ukryciu należy zapewnić dostęp do rozłącznych przyłączy i armatury poprzez zamontowanie drzwi i zdejmowanych paneli, na powierzchni których należy umieścić nie może być ostrych występów. Ponadto przy układaniu rurociągów w sposób ukryty należy przewidzieć włazy serwisowe lub zdejmowane osłony w miejscach demontowalnych połączeń i armatury.
Odcinki pionowe cementować należy tylko w wyjątkowych przypadkach. Zasadniczo zaleca się umieszczanie ich w kanałach, wnękach, bruzdach, a także za panelami dekoracyjnymi.
W każdym przypadku ukryte układanie rurociągów miedzianych należy wykonać w obudowie (na przykład z tektury falistej). rury polietylenowe Oh). Niedopuszczalne jest stosowanie rur falistych z PVC. Przed uszczelnieniem obszarów układania rurociągu należy sporządzić powykonawczy schemat montażu tego odcinka oraz przeprowadzić próby hydrauliczne.
Otwarte układanie rur miedzianych jest dozwolone w miejscach zapobiegających ich uszkodzeniom mechanicznym. Otwarte obszary można pokryć elementami dekoracyjnymi.
Trzeba powiedzieć, że prawie nigdy nie obserwuje się układania rurociągów przez ściany bez rękawów. Przypominamy jednak, że do przejścia przez konstrukcje budowlane konieczne jest zapewnienie tulei (osłon), na przykład wykonanych z rur polietylenowych. Wewnętrzna średnica tulei powinna być o 5–10 mm większa od zewnętrznej średnicy układanej rury. Szczelinę między rurą a obudową należy uszczelnić miękkim materiałem wodoodporny materiał umożliwiając ruch rury wzdłuż osi wzdłużnej.
Podczas montażu rur miedzianych należy zastosować specjalnie do tego przeznaczone narzędzie – walcowanie, gięcie rur, prasowanie.
Sporo przydatna informacja Informacje na temat montażu rur freonowych można uzyskać od doświadczonych instalatorów systemów klimatyzacyjnych. Szczególnie ważne jest przekazywanie tych informacji projektantom, ponieważ jednym z problemów branży projektowej jest jej izolacja od instalacji. W efekcie w projektach pojawiają się rozwiązania trudne do wdrożenia w praktyce. Jak to mówią papier wytrzyma wszystko. Łatwe do narysowania, trudne do wykonania.
Swoją drogą, dlatego wszystkie zaawansowane szkolenia w Centrum Szkoleniowo-Doradczym APIK prowadzone są przez nauczycieli z doświadczeniem w dziedzinie budownictwa Roboty instalacyjne. Nawet na specjalności zarządzanie i projektowanie zapraszani są nauczyciele z zakresu wdrożeń, aby zapewnić studentom wszechstronne spojrzenie na branżę.
Dlatego jedną z podstawowych zasad jest zapewnienie na poziomie projektu wysokości do układania tras freonowych, która będzie wygodna w montażu. Zaleca się zachowanie odległości co najmniej 200 mm od sufitu i sufitu podwieszanego. Przy zawieszaniu rur na kołkach najwygodniejsze długości tych ostatnich wynoszą od 200 do 600 mm. Z krótszymi szpilkami trudno się pracuje. Dłuższe kołki są również niewygodne w montażu i mogą się chwiać.
Instalując rurociągi w korytku, nie należy zawieszać korytka bliżej sufitu niż 200 mm. Ponadto zaleca się pozostawienie około 400 mm od korytka do sufitu w celu wygodnego lutowania rur.
Trasy zewnętrzne najwygodniej jest układać w tacach. Jeśli pozwala na to nachylenie, to na tacach z pokrywką. Jeśli nie, rury są zabezpieczone w inny sposób.
Powtarzającym się problemem wielu obiektów jest brak oznaczeń. Jedną z najczęściej pojawiających się uwag podczas pracy w zakresie nadzoru architektonicznego czy technicznego jest oznaczenie kabli i rurociągów instalacji klimatyzacyjnej. Dla ułatwienia obsługi i późniejszej konserwacji systemu zaleca się znakowanie kabli i rur o długości co 5 metrów, a także przed i po konstrukcje budowlane. W oznakowaniu należy podać numer systemu i typ rurociągu.
W przypadku instalowania różnych rurociągów jeden nad drugim na tej samej płaszczyźnie (ścianie), konieczne jest zainstalowanie niższego rurociągu, na którym podczas pracy najprawdopodobniej będzie powstawał kondensat. W przypadku równoległego ułożenia nad sobą dwóch linii gazowych różnych instalacji, poniżej należy zainstalować tę, w której przepływa cięższy gaz.
Wniosek
Przy projektowaniu i montażu dużych obiektów z wieloma systemami klimatyzacji i długimi trasami specjalna uwaga należy zwrócić uwagę na organizację tras rurociągów freonu. Takie podejście do opracowania ogólnej polityki układania rur pomoże zaoszczędzić czas zarówno na etapie projektowania, jak i instalacji. Ponadto takie podejście pozwala uniknąć wielu błędów spotykanych w prawdziwej konstrukcji: zapomnianych kompensatorów rozszerzalności cieplnej lub dylatacji, które nie mieszczą się w korytarzu z powodu sąsiednich systemów inżynieryjnych, błędnych schematów mocowania rur, błędnych obliczeń równoważnika długość rurociągu.
Jak pokazały doświadczenia wdrożeniowe, uwzględnienie tych wskazówek i zaleceń naprawdę pozytywnie wpływa na etap montażu systemów klimatyzacji, znacznie zmniejszając liczbę pytań podczas montażu i liczbę sytuacji, w których konieczne jest pilne znalezienie rozwiązania problemu. złożony problem.
Jurij Chomucki, redaktor techniczny magazynu Climate World
Metoda obliczania średnicy rurociągi chłodnicze za pomocą nomogramów
1. Dane wyjściowe przyjęte przy zestawieniu nomogramów.
A. Maksymalne straty w rurociągach:
Na linii ssącej w temperaturze - 8 ° C: 2 ° K;
Na rurociągu ssącym przy -13°C, -18°C, -28°C i -38°C: 1,5°K;
Na linii tłocznej: 1 °K
Linia cieczy: 1°K.
B. Prędkości:
Maksymalna dopuszczalna prędkość przepływu gazu wynosi 15 m/s, tak aby nie przekroczyć poziomu hałasu nieakceptowalnego dla środowiska;
Minimalne dopuszczalne natężenie przepływu gazu;
a) w rurach pionowych z łukami: minimalna prędkość gazu na odcinkach pionowych dobierana jest od warunku zapewnienia powrotu oleju do sprężarki i zależy od temperatury czynnika chłodniczego oraz średnicy rurociągu;
b) w rurociągach poziomych: nie mniejszą niż 3,5 m/s, aby zapewnić normalny powrót oleju;
Maksymalna prędkość fazy ciekłej nie przekracza 1,5 m/s, aby uniknąć zniszczenia zaworów elektromagnetycznych podczas uderzenia wodnego.
C. Pojęcie długości równoważnej .
Brać pod uwagę lokalny opór(zawory, zwoje) wprowadza się pojęcie długości zastępczej, którą określa się poprzez pomnożenie rzeczywistej długości przewodu przez współczynnik korygujący. Wartości współczynników są następujące:
Dla długości od 8 do 30 m: 1,75
Dla długości powyżej 30 m: 1,50.
D. Teoretyczne warunki pracy :
Temperatura skraplania: +43°С - bez dochłodzenia;
Temperatura gazów wlotowych;
a) dla -8°С i -18°С: +18°С
b) dla -28°С i -38°С: 0°С
2. Wykorzystanie nomogramów do doboru średnic rur.
A. Wybierz nomogram odpowiadający użytemu czynnikowi chłodniczemu.
B. Linie ssące.
Wybierz nomogram, którego referencyjna temperatura ssania jest najbliższa ustawionej temperaturze;
Na osi rzędnych narysuj zadaną wydajność chłodniczą, a na osi odciętej faktycznie zmierzoną długość linii (korekta na długość równoważną została już uwzględniona przy konstruowaniu nomogramu).
W pobliżu znalezionego w ten sposób punktu przecięcia wybierz odpowiednią, najbardziej odpowiednią średnicę. Decydującym czynnikiem w tym przypadku jest zawsze uwzględnienie ograniczeń przepływu:
Jeśli chcemy maksymalnie zmniejszyć stratę ciśnienia, znaleziony punkt należy przesunąć w prawo;
Jeżeli znaleziony punkt znajduje się w strefie dopuszczalnej straty, należy go przesunąć w lewo (patrz Przykłady).
Aby sprawdzić poprawność wybranej średnicy, należy dla danej wydajności chłodniczej i wybranej wartości średnicy wyznaczyć z nomogramów długość rury, której odpowiadają straty wskazane w tytule nomogramu. Wówczas realne straty można obliczyć korzystając ze wzoru:
∆Р(∆ Т) fakt = ∆Р(∆ Т)nom x D udawane
Dnie m.
∆Р(∆ Т) fakt- odpowiednio rzeczywiste i nominalne straty ciśnienia (lub temperatury) wskazane w nagłówku nomogramu;
D udawane- rzeczywista zmierzona długość rurociągów;
D nie m.- długość rurociągu, określona z nomogramu w miejscu przecięcia wybranej średnicy rurociągu i rzędnej określonej wydajności chłodniczej.
Przy doborze średnicy rury należy zwrócić uwagę na położenie uzyskanej wartości średnicy w stosunku do krzywych ograniczających dopuszczalne prędkości przepływu w rurze: dla rurociągów poziomych – nie mniej niż 3,5 m/s, dla rurociągów pionowych – nie niższe od wartości odpowiadających „minimalnej” krzywej prędkości gazu w pionowych rurach powrotnych oleju.” W przypadku rurociągów pionowych wybrana wartość średnicy powinna znajdować się po lewej stronie tej krzywej. Jednocześnie pożądane jest, aby prędkość gazu nie przekraczała 15 m/s, jeżeli dla instalacji istotny jest poziom hałasu w rurach.
C. Linie tłoczne.
Metoda doboru średnicy jest taka sama jak w przypadku przewodów ssących, ale przyjmuje się, że wartość odniesienia dla temperatury skraplania wynosi +43°C.
D. Rurociągi bliźniacze.
Przeznaczone do wznoszenia pionowych rurociągów ssawnych lub tłocznych o zmiennym przepływie (agregaty wielosprężarkowe, sprężarki z regulacją wydajności lub instalacje wielokomorowe), a także do pojedynczych rurociągów o średnicach przekraczających 2 5/8".
Aby określić średnice rurociągów podwójnych, należy najpierw wybrać dopuszczalną średnicę pojedynczego rurociągu wznoszącego się dla danej wydajności chłodniczej, podobnie jak w punkcie „A”. Następnie, korzystając z tabeli wskazanej w lewym górnym rogu diagramu, znajdź zalecane średnice pary wznoszących się rurociągów odpowiadające znalezionej wartości pojedynczego rurociągu. Para ta dobierana jest w proporcji około 1/3 ÷ 2/3 podanej wydajności chłodniczej.
E. Linie cieczy.
Straty ciśnienia w przewodach cieczowych zależą od dwóch czynników:
Dynamiczna utrata ciśnienia w zależności od prędkości ruchu płynu (wskazana bezpośrednio w nomogramach);
Statyczne straty ciśnienia na skutek różnicy wysokości kolumn (obliczane w zależności od układu instalacji, z uwzględnieniem wartości strat statycznych na metr wysokości wzniesienia rurociągu: dla cieczy R22 o temperaturze +43 oC - 0,112 bara lub 0,28 oK na 1 m i z uwzględnieniem dochłodzenia ≈ 0,12 bar lub ≈ 0,3°K).
Rurociągi te muszą być starannie dobrane, aby uniknąć strat ciśnienia przekraczających dopuszczalne przechłodzenie. W przeciwnym razie możliwe jest samoistne wrzenie czynnika chłodniczego w rurociągu cieczy (przedwczesne odparowanie). Jeśli obwód zawiera szybko działające zawory (na przykład elektrozawory), prędkość płynu w rurociągach nie powinna przekraczać 1,5 m/s. Nie ma mniejszych ograniczeń prędkości przepływu płynu w rurach (patrz przykład 1). Dla linii łączących kondensator z odbiornikiem prędkość ta powinna zawsze wynosić poniżej 0,5 m/s. W każdym przypadku odbiornik musi znajdować się poniżej skraplacza. Minimalna różnica wysokości wynosi 0,3 m. Jeżeli te warunki nie zostaną spełnione, w skraplaczu zgromadzi się więcej czynnika chłodniczego niż obliczono, czyli jego wydajność będzie niższa, a ciśnienie skraplania będzie wyższe niż obliczone.
3. Praktyczne przykłady.
A. Dobór rurociągów do typowej instalacji (jedno urządzenie, jedna komora chłodnicza).
Dane wstępne: czynnik chłodniczy R22;
temperatura parowania -18°C;
odległość kompresor/komora 40 m;
odległość sprężarka/skraplacz 20 m;
zużyta moc chłodnicza W, przy -16°C;
znamionowa wydajność chłodnicza W, przy -18°C.
Zgodnie z nomogramem dla R22 przy Tisp = -18”C ustalamy, że przy mocy chłodniczej 23000 W i stratach 1,5 oK długość rurociągu pionowego o średnicy 1 5/8” powinna wynosić około 30 m , a długość rurociągu poziomego o średnicy 2 1/8” około 150 m.
Straty dla rurociągu o długości 40 m można obliczyć korzystając z powyższego wzoru. Dla rurociągów o przekroju poziomym i pionowym dobierane są różne średnice przekrojów, obliczane są straty w każdym odcinku, a następnie wyniki sumowane. Przy określaniu średnicy rurociągów należy wziąć pod uwagę ustaloną wartość wydajności chłodniczej urządzenia w temperaturze równowagi, a nie wydajność chłodniczą niezbędną do zapewnienia pracy komory w trybie ciągłym.
Można zauważyć, że wśród wyjściowych danych branych pod uwagę przy wyborze średnicy rurociągów spośród różnych obowiązujących opcji, w zależności od potrzeb i ograniczeń instalacji, pierwszeństwo mają straty ciśnienia, prędkość, poziom hałasu, koszty eksploatacji, i inwestycje kapitałowe.
B. Dobór średnic rurociągów dla instalacji wielokomorowych z centralnym agregatem sprężarkowym (CDB).
Aby określić średnicę odcinka rurociągu wspólną dla wszystkich komór, za długość należy przyjąć odległość od Centralnego Biura Projektowego do najdalszej komory;
Aby określić średnicę rurociągu dla każdej komory, jako długość uwzględnia się odległość tej komory do Centralnego Biura Projektowego.
Schemat instalacji
i 1 1/8" w temperaturze -13°C (pierwsza wartość to linia cieczy, druga to linia ssania).
Komora 2: W, 45 m: 1/2" i 1 1/8" w temperaturze -8°C.
♦Komora 1+2: W, 70 m: 5/8" i 1 5/8" w temperaturze -18°C.
Komora 3: 3000 W, 60 m: 3/8" i 3/4" w temperaturze -8°C. (-13°C)
Komora 4: 6000 W, 50 m: 1/2" i 1 1/8" w temperaturze -18°C.
♦Kamera 3+4: 9 000 W, 60 m: 1/2" i I 3/8" przy -18°C
♦Komora 1+2+3+4: W, 70 m: 3/4" i 2 1/8" w temperaturze -18°C.
♦Podwójna główna linia wznosząca wspólnego rurociągu: 1 5/8" = 7/8" + 1 3/8".
Podejście to uwzględnia zarówno długość rurociągów, jak i straty ciśnienia spowodowane tą długością, biorąc pod uwagę, że komory mają różne temperatury parowania i że straty te są co najmniej takie same jak na regulatorze ciśnienia parowania.
Olej w łańcuch freonowy
Olej w układzie freonowym jest niezbędny do smarowania sprężarki. Stale opuszcza sprężarkę - krąży w obwodzie freonu wraz z freonem. Jeżeli z jakiegokolwiek powodu olej nie powróci do sprężarki, moduł CM nie będzie dostatecznie nasmarowany. Olej rozpuszcza się w ciekłym freonie, ale nie rozpuszcza się w parze. Rurociągi poruszają się:
- za sprężarką - przegrzane pary freonu + mgła olejowa;
- za parownikiem - przegrzana para freonowa + film olejowy na ściankach i kropelki oleju;
- za skraplaczem - ciekły freon z rozpuszczonym w nim olejem.
Dlatego w przewodach parowych mogą wystąpić problemy z zatrzymywaniem oleju. Można to rozwiązać, utrzymując odpowiednią prędkość ruchu pary w rurociągach, wymagane nachylenie rur i instalując pętle do podnoszenia oleju.
Parownik znajduje się poniżej.
a) Pętle zgarniaczy oleju powinny być rozmieszczone w odstępach co 6 metrów na rurociągach wznoszących się, aby ułatwić powrót oleju do sprężarki;
b) Wykonać zbiornik zbiorczy na rurociągu ssawnym za zaworem rozprężnym;
Parownik jest wyższy.
a) Na wylocie parownika zamontować uszczelnienie wodne nad parownikiem, aby zapobiec spływaniu płynu do sprężarki podczas postoju maszyny.
b) Wykonać zbiornik zbiorczy na przewodzie ssącym za parownikiem, aby zebrać ciekły czynnik chłodniczy, który może gromadzić się podczas wyłączania. Kiedy sprężarka ponownie się włączy, czynnik chłodniczy szybko odparuje: zaleca się wykonanie zagłębienia z dala od elementu czujnikowego zaworu rozprężnego, aby zjawisko to nie miało wpływu na działanie zaworu rozprężnego.
c) Na odcinkach poziomych rurociąg odprowadzający nachylenie 1% w kierunku ruchu freonu, aby ułatwić przepływ oleju we właściwym kierunku.
Poniżej znajduje się kondensator.
W tej sytuacji nie trzeba podejmować żadnych specjalnych środków ostrożności.
Jeśli kondensator jest niższy niż KIB, wysokość podnoszenia nie powinna przekraczać 5 metrów. Jeśli jednak CIB i system jako całość nie są najwyższa jakość, wówczas ciekły freon może mieć trudności z podniesieniem nawet przy mniejszych różnicach wysokości.
a) Zaleca się zainstalowanie zaworu odcinającego na wlocie skraplacza, aby zapobiec przedostawaniu się ciekłego freonu do sprężarki po wyłączeniu maszyna chłodnicza. Może się to zdarzyć, jeśli kondensator znajduje się w środowisko o temperaturze wyższej niż temperatura sprężarki.
b) Na poziomych odcinkach rurociągu tłocznego nachylenie 1% wzdłuż kierunku ruchu freonu, aby ułatwić przepływ oleju we właściwym kierunku
Kondensator jest wyższy.
a) Aby zapobiec przepływowi ciekłego czynnika chłodniczego ze zwiększacza ciśnienia do sprężarki, gdy maszyna chłodnicza jest zatrzymana, należy zainstalować zawór przed sprężarką.
b) Pętle do podnoszenia oleju powinny być rozmieszczone w odstępach co 6 metrów na rurociągach wznoszących się, aby ułatwić powrót oleju do sprężarki;
c) Na poziomych odcinkach rurociągu tłocznego wymagane jest nachylenie 1%, aby ułatwić przepływ oleju we właściwym kierunku.
Działanie pętli podnoszenia oleju.
Gdy poziom oleju osiągnie górną ściankę rury, olej zostanie wypchnięty dalej w kierunku sprężarki.
Obliczanie rurociągów freonowych.
Olej rozpuszcza się w ciekłym freonie, dzięki czemu prędkość w rurociągach z cieczą można utrzymać na niskim poziomie - 0,15-0,5 m/s, co zapewni niski opór hydrauliczny ruchu. Wzrost oporu prowadzi do utraty wydajności chłodzenia.
Olej nie rozpuszcza się w parach freonu, dlatego prędkość w przewodach parowych musi być utrzymywana na wysokim poziomie, aby olej był transportowany przez parę. Podczas ruchu część oleju pokrywa ścianki rurociągu - ten film jest również przesuwany przez parę o dużej prędkości. Prędkość po stronie tłocznej sprężarki wynosi 10-18 m/s. Prędkość po stronie ssącej sprężarki wynosi 8-15m/s.
Na poziomych odcinkach bardzo długich rurociągów dopuszcza się zmniejszenie prędkości do 6 m/s.
Przykład:
Wstępne dane:
Czynnik chłodniczy R410a.
Wymagana wydajność chłodnicza 50kW=50kJ/s
Temperatura wrzenia 5°C, temperatura skraplania 40°C
Przegrzanie 10°C, przechłodzenie 0°C
Rozwiązanie z rurą ssącą:
1. Specyficzna wydajność chłodnicza parownika wynosi Q u=H1-H4=440-270=170kJ/kg
Nasycona ciecz | Para nasycona |
||||||||
Temperatura, °C | Ciśnienie nasycenia, 10 5 Pa | Gęstość, kg/m3 | Entalpia właściwa, kJ/kg | Entropia właściwa, kJ/(kg*K) | Ciśnienie nasycenia, 10 5 Pa | Gęstość, kg/m3 | Entalpia właściwa, kJ/kg | Entropia właściwa, kJ/(kg*K) | Ciepło właściwe parowania, kJ/kg |
2. Przepływ masowy freonu
M= 50 kW/ 170 kJ/kg = 0,289 kg/s
3. Objętość właściwa oparów freonu po stronie ssawnej
w słońce = 1/33,67kg/m3= 0,0297m3/kg
4.Przepływ objętościowy oparów freonu po stronie ssawnej
Q= w słońce* M
Q=0,0297m3/kg x 0,289kg/s =0,00858m3/s
5.Średnica wewnętrzna rurociągu
Ze standardowych rurociągów miedzianych freonowych wybieramy rurę o średnicy zewnętrznej 41,27 mm (1 5/8”) lub 34,92 mm (1 3/8”).
ZewnętrznyŚrednicę rurociągów często dobiera się zgodnie z tabelami podanymi w „Instrukcji montażu”. Przy sporządzaniu takich tabel uwzględnia się prędkości pary wymagane do przesyłu oleju.
Obliczanie objętości wypełnienia freonem
Uproszczone obliczenie masy wsadu czynnika chłodniczego przeprowadza się za pomocą wzoru uwzględniającego objętość przewodów cieczy. Ten prosty wzór nie uwzględnia przewodów pary, ponieważ objętość zajmowana przez parę jest bardzo mała:
Mzapr = P Ha. * (0,4x V isp + DO G* V res + V fm), kg,
P Ha. - gęstość cieczy nasyconej (freon) PR410a = 1,15 kg/dm3 (w temperaturze 5°C);
V isp - objętość wewnętrzna chłodnicy powietrza (chłodnice powietrza), dm3;
V res - objętość wewnętrzna odbiornika agregat chłodniczy, dm3;
V l.m. - wewnętrzna objętość przewodów cieczy, dm3;
DO g jest współczynnikiem uwzględniającym schemat instalacji kondensatora:
DO g=0,3 dla agregatów sprężarkowo-skraplających bez hydraulicznego regulatora ciśnienia skraplania;
DO g=0,4 w przypadku zastosowania hydraulicznego regulatora ciśnienia skraplania (montaż urządzenia na zewnątrz lub wersja ze skraplaczem zdalnym).
Akajew Konstantin Jewgienijewicz
Kandydat nauki techniczne Uniwersytet Technologii Żywności i Niskich Temperatur w Petersburgu