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不同設計壓力下空調銅管壁厚計算方法和選擇方法,實用標準方案

[ 關鍵詞:空調銅管壁厚計算方法和選擇方法 發表日期:2019-09-28 12:01:33 ]

一、編制目的

  我廠制定本方案的目的是介紹各種不同設計壓力下冷媒系統配管壁厚計算方法和選擇方法,防止開發人員在進行管組設計選型時出現錯誤,造成批量問題。

二、適用范圍

  該設計選擇標準是針對一般的冷媒配管用銅管的種類、尺寸以及允許偏差而做的規定,另外也適用于工廠組裝品內部的冷媒配管。

  (注) JIS B 8607 冷媒用喇叭口( flare )銅管以及焊接管( brazing )彎頭,“工廠組裝品內部的冷媒配管也是依照這個”來規定的。

三、配管類別

  配管的類別、根據最高使用壓力 (設計壓力) 來區分第 1 種、第 2 種以及第 3 種。

  第1種:相當于 R22( 包括 R407C, R404A, R507A) 的設計壓力 (3.45MPa)
  第2種:相當于 R410A的設計壓力 (4.15MPa)
  第3種: (4.7MPa) 用

四、壁厚的計算公式

  以日本冷凍保安規則關系為基準來求得的銅管 (TP2M)必須厚度的計算公式如下:

t = [(P×OD)/(2σa + 0.8P)] + α(㎜)

式中:

t:必須的壁厚 (㎜)
P:最高使用的壓力 (設計壓力)(MPa)
OD:標準外徑 (㎜)
σa:在 125℃的基本許可應力 (N/㎜2)
*σa = 33 (N/㎜2)
α:腐蝕厚度 (㎜) *但是,對銅管的話為 0(㎜)。

設計選擇示例(TP2M),以下以 O型(TP2M)銅管設計為例:

1、R22制冷系統排氣管組壁厚選擇,假設排氣管組外徑φ19.05 ,其壁厚選擇方法如下:

R22制冷系統排氣側最高壓力取 3.45MPa,計算如下:

壁厚t = [(P×OD)/(2σa + 0.8P)] +α(㎜)
=(3.45×19.05)/(2×33+0.8×3.45)+0
=0.9558mm
取整, t=1.0mm。

注:國標GB/T1804 規定φ19.05 的銅管壁厚 V 級偏差可以是± 0.08mm,這樣如果供貨廠家為節省成本,采用壁厚偏差 -0.08mm 來生產管組,則其壁厚就會選取為 0.92mm了,這樣由計算結果可知,該管組在設計壓力為 3.45MPa 時,就會有裂管的隱患了。這時必須通過適當增加銅管壁厚來保證該管組不會爆裂,或者在技術要求中明確規定管組壁厚在適當的偏差內,即偏差范圍在(-0.4 ,+0.08 )mm內,以免除管組爆裂隱患。

  實際上,一般設計的 R22制冷系統最高壓力不會超過 3.0MPa,以 3.0MPa 為設計壓力,φ19.05 作為高壓側銅管時的壁厚,計算如下:

壁厚t = [( P× OD)/(2σa + 0.8P)] + α( ㎜)
=( 3.0×19.05 )/( 2× 33+0.8 × 3.0 )+0
=0.8355mm

取整 t=0.9mm,其壁厚偏差可以定在(-0.06,+0.08)mm內,如果 t 取 1.0mm,就按照國標GB/T1804 規定不必考慮壁厚偏差了。

2、R410A

  制冷系統排氣管組壁厚選擇,假設排氣管組外徑φ 19.05 ,其壁厚選擇方法如下:
  R410A制冷系統高壓側最高壓力設計為 4.15MPa,則其壁厚計算為:

壁厚t = [( P× OD)/(2 σ a + 0.8P)] + α ( ㎜)
=( 4.15 × 19.05 )/( 2× 33+0.8 × 4.15 )+0
=1.14mm

  進行取整 t=1.2mm, 此壁厚按照國標 GB/T1804 規定 V級偏差也能滿足設計要求。如果該管組不需要折彎, 選擇壁厚為 1.2mm的 O形管, 相比選擇壁厚為 1.0mm的 H/2 型管, 成本增加了20%,這樣設計是不合算的。而根據附表 2 可以知道采用 H/2( TP2Y)銅管,壁厚為 1.0mm時,其耐壓可達到 6.684MPa,完成符合設計壓力的要求,因此這種情況下應該選擇壁厚為1.0mm 的 H/2( TP2Y)銅管。

  也可以根據公式計算, H/2( TP2Y)銅管承受 4.15Mpa 的壓力時,需要的壁厚是 t=0.584mm。所以選擇壁厚為 1.0mm的 H/2( TP2Y)銅管是完全符合 4.15Mpa 的設計壓力要求的,只可惜H/2( TP2Y)型銅管都不能折彎。

  通過此例,我們就可以知道為何一些空調廠家關于 R410A多聯機的技術資料里面, 為何在配管選擇表中會有“φ 19.05 的銅管若為盤管時壁厚應選擇 1.1mm(直管壁厚選擇 1.0mm)”了。

  實際應用中,在 T1 工況下, R410A變頻系統全年運行時的高壓壓力絕大部分時間在 3.65Mpa以下。以 3.65Mpa 為計算依據,則其壁厚 t=1.0mm,但只能允許正偏差,這時應該在技術要求中注明壁厚偏差要求。考慮到安全方面的因素,設計時最好還是以極限壓力作為計算依據。

五、一般冷媒配管用銅管的選擇參數及允許值:

附表1:O以及 OL材料(TP2M型,工程上也稱盤管)

冷媒配管用盤銅管的選擇參數及允許值

注:標準外徑φ 10.00 ㎜以下的銅管與第 1 種、第 2 種設計壓力共用,φ 12.70 ㎜以及φ15.88mm的銅管與第 1 種設計壓力共用。

附表2:1/2H 或者 H材(TP2Y型,工程上也稱直管)

冷媒配管用直銅管的選擇參數及允許值

備注:

1.所謂的標準外徑的許容差、是指在管的任意一橫斷面測得的最大管徑和最小管徑的平均值同標準外徑之間的差的允許范圍(界限)。
2.真圓度的許容差是指、在管的任意一斷面測得的長徑和短徑的差。
3.表格以外的銅管、按照 JIS H 3300 的特殊級。
4.標準外徑小于φ 25.40 ㎜的銅管與第 1 種設計壓力以及第 2 種設計壓力共用,φ28.58以及φ31.75 ㎜的銅管與 1 種設計壓力共用。

六、結語

  空調銷售旺季已過,空調銅管生產進入“休息期”,我廠利用時間寬松機會根據本年生產情況及來年計劃制定了本方案,希望空調銅管的質量及生產效率得到進一步提高。

  我廠相關產品展示欄目:空調銅管 http://www.qgddlx.com/kongtiaotongguan/

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