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空调铜管壁厚的选择、壁厚的计算公式、选择参数及允许值

[ 关键词:空调铜管壁厚的选择 发表日期:2019-04-28 14:16:46 ]

空调铜管壁厚的选择

一 编制目的

1. 介绍各种不同设计压力下冷媒系统配管壁厚选择计算方法和选择方法。
2. 防止开发人员在进行管组设计选型时出现错误,造成批量问题。

二 参考资料,引用文献

JIS B 8607 冷媒用喇叭口(flare)铜管以及焊接管(brazing)弯头
JIS H 3300 铜以及铜合金无接缝管
专家资料 配管壁厚设计基准 B-010
GB/T1804 制冷铜配管标准

三 适用的范围

  这个设计选择标准,是针对一般的冷媒配管用铜管的种类、尺寸以及允许偏差而做的规定。另外,也 适用于工厂组装品内部的冷媒配管。

  (注) JIS B 8607 冷媒用喇叭口(flare)铜管以及焊接管(brazing)弯头,“工厂组装品内部的冷 媒配管也是依照这个”来规定的。

四 配管的类别

  配管的类别、根据最高使用压力(设计压力)来区分第1种、第2种以及第3种。

第1种:相当于 R22(包括 R407C, R404A, R507A)的设计压力(3.45MPa)
第2种:相当于 R410A 的设计压力(4.15MPa)
第3种:(4.7MPa)用

五 壁厚的计算公式

  以日本冷冻保安规则关系为基准来求得的铜管(TP2M)必须厚度的计算公式、如下。

t= [(P×OD)/(2σ a + 0.8P)] +α (㎜)

t:必须的壁厚 (㎜)
P:最高使用的压力(设计压力) (MPa)
OD:标准外径 (㎜)
σ a:在125℃的基本许可应力 (N/㎜2)
*σ a = 33 (N/㎜2)
α :腐蚀厚度 (㎜) *但是,对铜管的话为0(㎜)。

设计选择示例(TP2M):以下以 O 型(TP2M)铜管设计为例

① R22制冷系统排气管组壁厚选择,假设排气管组外径 φ 19.05,其壁厚选择方法如下:
R22制冷系统排气侧最高压力取3.45MPa,计算如下:

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

注:国标 GB/T1804规定 φ 19.05的铜管壁厚 V 级偏差可以是±0.08mm,这样如果供货厂家为节省成本,采 用壁厚偏差-0.08mm 来生产管组,则其壁厚就会选取为0.92mm 了,这样由计算结果可知,该管组在设计压 力为3.45MPa 时,就会有裂管的隐患了。这时必须通过适当增加铜管壁厚来保证该管组不会爆裂,或者在 技术要求中明确规定管组壁厚在适当的偏差内,即偏差范围在(-0.4,+0.08)mm 内,以免除管组爆裂隐患。

  实际上,一般设计的 R22制冷系统最高压力不会超过3.0MPa,以3.0MPa 为设计压力,φ 19.05作为高压 侧铜管时的壁厚,计算如下:

壁厚t= [(P×OD)/(2σ a + 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 内,如果 t 取1.0mm,就按照国标 GB/T1804规定不必考虑壁厚偏差了。

② R410A

  制冷系统排气管组壁厚选择,假设排气管组外径 φ 19.05,其壁厚选择方法如下: R410A 制冷系统高压侧最高压力设计为4.15MPa,则其壁厚计算为:

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

  进行取整 t=1.2mm,此壁厚按照国标 GB/T1804规定 V 级偏差也能满足设计要求。如果该管组不需要折弯,选择壁厚为1.2mm 的 O 形管,相比选择壁厚为1.0mm 的 H/2型管,成本增加了20%,这样设计是不合算的。而 根据附表2可以知道采用 H/2(TP2Y)铜管,壁厚为1.0mm 时,其耐压可达到6.684MPa,完成符合设计压力 的要求,因此这种情况下应该选择壁厚为1.0mm 的 H/2(TP2Y)铜管。

  也可以根据公式计算,H/2(TP2Y)铜管承受4.15Mpa 的压力时,需要的壁厚是 t=0.584mm。所以选择壁厚 为1.0mm 的 H/2(TP2Y)铜管是完全符合4.15Mpa 的设计压力要求的,只可惜 H/2(TP2Y)型铜管都不能折弯。

  通过此例,我们就可以知道为何一些空调厂家关于 R410A 多联机的技术资料里面,为何在配管选择表中会 有“φ 19.05的铜管若为盘管时壁厚应选择1.1mm(直管壁厚选择1.0mm )”了。

  实际应用中,T1工况下,在 R410A 变频系统全年运行时的高压压力绝大部分时间在3.65Mpa 以下。以3.65Mpa 为计算依据,则其壁厚 t=1.0mm,但只能允许正偏差,这时应该在技术要求中注明壁厚偏差要求。考虑到 安全方面的因素,设计时最好还是以极限压力作为计算依据。

六 一般冷媒配管用铜管的选择参数及允许值

6-1 附表1:O 以及 OL 材料(TP2M 型,工程上也称盘管)

铜管的选择参数及允许值 表1

注:标准外径 φ 10.00㎜以下的铜管与第1种、第2种设计压力共用,φ 12.70㎜以及 φ 15.88mm 的铜管与第1种设计压力共用。

6-2 附表2:1/2H 或者 H 材(TP2Y 型,工程上也称直管)

铜管的选择参数及允许值 表2

备注

1.所谓的标准外径的许容差、是指在管的任意一横断面测得的最大管径和最小管径的平均值同标准外 径之间的差的允许范围(界限) 。
2.真圆度的许容差是指、在管的任意一断面测得的长径和短径的差。
3.表格以外的铜管、按照 JIS H 3300的特殊级。
4.标准外径小于 φ 25.40㎜的铜管与第1种设计压力以及第2种设计压力共用,φ 28.58以及 φ 31.75 ㎜的铜管与1种设计压力共用。

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