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不同设计压力下空调铜管壁厚计算方法和选择方法,实用标准方案

[ 关键词:空调铜管壁厚计算方法和选择方法 发表日期:2019-09-28 12:01:33 ]

一、编制目的

  我厂制定本方案的目的是介绍各种不同设计压力下冷媒系统配管壁厚计算方法和选择方法,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、适用范围

  该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。

三、配管类别

  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

四、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)/(2σa + 0.8P)] + α(㎜)

式中:

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

  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( ㎜)
=( 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)/(2 σ 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,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?悸堑桨踩矫娴囊蛩,设计时最好还是以极限压力作为计算依据。

五、一般冷媒配管用铜管的选择参数及允许值:

附表1:O以及 OL材料(TP2M型,工程上也称盘管)

冷媒配管用盘铜管的选择参数及允许值

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φ15.88mm的铜管与第 1 种设计压力共用。

附表2:1/2H 或者 H材(TP2Y型,工程上也称直管)

冷媒配管用直铜管的选择参数及允许值

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,φ28.58以及φ31.75 ㎜的铜管与 1 种设计压力共用。

六、结语

  空调销售旺季已过,空调铜管生产进入“休息期”,我厂利用时间宽松机会根据本年生产情况及来年计划制定了本方案,希望空调铜管的质量及生产效率得到进一步提高。

  我厂相关产品展示栏目:空调铜管 http://www.hg8868fdzs503.icu/kongtiaotongguan/。

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