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空调铜管壁厚设计选择、铜管壁厚的计算公式

[ 关键词:铜管壁厚设计 发表日期:2016-12-17 11:45:20 ]

  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。

一、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

二、壁厚的计算公式

以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)/(2σa+0.8P)]+α(mm)

式中:

t:必须的壁厚(mm)
P:最高使用的压力(设计压力) (MPa)
OD:标准外径(mm)
σa:在125℃的基本许可应力 (N/㎜²) ,注:σa = 33 (N/㎜²)
α:腐蚀厚度 (mm)

注:对铜管的腐蚀厚度为0(mm)。

三、设计选择示例

以下以O型(TP2M)铜管设计为例

第一种制冷剂:

  R22制冷系统排气管组壁厚选择,假设排气管组外径φ19.05,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)/(2σa+0.8P)]+α(mm)=(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φ19.05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。

  但实际上,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,φ19.05作为高压侧铜管时的壁厚,计算如下:

壁厚t= [(P*OD)/(2σa+0.8P)]+α(mm)=(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。

第二种制冷剂:

R410A制冷系统排气管组壁厚选择,假设排气管组外径φ19.05,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)/(2σa+0.8P)]+α(mm)=(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“φ19.05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,在T1工况下,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。

参考资料

  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

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