Медните тръби са едни от най-често използваните тръби в хладилните системи. Медните тръби имат предимствата на добра топлопроводимост, висока якост, добра пластичност и устойчивост на корозия и се използват широко в топлообменни компоненти като кондензатори и изпарители, както и в свързващи тръбопроводи. Тази статия ще разгледа подробно класификацията на медните тръби, техническите изисквания за хладилните медни тръби и изчисляването на дебелината на стените на медните тръби.
1, Класификация и експлоатационни характеристики на медни тръби
1. Според състава на материала:
Медните тръби могат да бъдат разделени на медни тръби (TP2), месингови тръби (H62/H65/H68), бронзови тръби (QSn6.5-0.1), бели медни тръби (Ni Cu сплав) и др. Сред тях, медната тръба има най-добра топлопроводимост, но е по-скъпа; Жълтата медна тръба има висока якост, но ниска топлопроводимост; Бронзовите и белите медни тръби имат добра устойчивост на корозия, но ниска обработка.
2. Разделени по производствен процес:
Медните тръби могат да бъдат разделени на безкислородни медни тръби, кислородсъдържащи медни тръби, медни тръби с вътрешна резба и др. Безкислородните медни тръби имат висока чистота и обикновено се използват за производство на прецизни компоненти като капиляри; Съдържащите кислород медни тръби имат умерена якост и твърдост, добра заваряемост и обикновено се използват като свързващи тръби; Вътрешната стена на медната тръба с вътрешна резба е с резба, което има добър ефект на подобряване на топлообмена.
3. Според твърдостта:
Медните тръби могат да бъдат разделени на три категории: меко състояние (O състояние), полутвърдо състояние (1/2H) и твърдо състояние (H състояние). Медната тръба с O-състояние е мека, с добра пластичност и пластичност, но с ниска якост; Медните тръби със състояние H имат висока якост и твърдост, но слаба пластичност; 1/2H медна тръба има умерена здравина и пластичност, добра производителност на обработка и е предпочитаният избор за хладилни тръбопроводи.
2, Технически изисквания за медни тръби, използвани в хладилни системи
1. Материални изисквания
Хладилните системи често използват медни тръби със състояние 1/2H (TP2M) и техният химически състав трябва да отговаря на разпоредбите на GB/T 17505-2010 [4]:
Cu+Ag По-голямо или равно на 99,90%
{{0}}.015% По-малко или равно на P По-малко или равно на 0,040%
Съдържанието на примесни елементи трябва да отговаря на изискването за Bi По-малко или равно на {{0}}.001%, Sb По-малко или равно на 0 .{{10}}02%, As По-малко или равно на 0.002%, Fe По-малко или равно на 0,005%, Pb По-малко или равно на 0,005 %,S По-малко или равно на 0,005%, Zn По-малко или равно на 0,005%, Ni По-малко или равно на 0,002%, Sn По-малко или равно на 0,002%.
2. Механични свойства
Механичните свойства на медните тръби със състояние 1/2H трябва да отговарят на следните изисквания [4]:
Якост на опън Rm По-голяма или равна на 295MPa
Граница на провлачване Rp0.2 По-голяма или равна на 255MPa
Удължение след счупване A По-голямо или равно на 3%
Таблица: Механични свойства на тръбите при стайна температура
3. Отклонение в размерите
Граничното отклонение на външния диаметър (D) и дебелината на стената (s) на медните тръби трябва да отговаря на разпоредбите на таблица 1 [5]. Теглото на Mick (M) трябва да се изчисли по формулата M=0.02566 · D · s [6], като отклонението трябва да бъде в рамките на ± 8%.
Таблица: Размери и отклонение на медна тръба (mm)
Таблица 1/2H гранично отклонение на размера на медната тръба (mm)
3, Метод за изчисляване на дебелината на стената на медната тръба
1. Стандартни методи за съдове под налягане
Съгласно Кодекса за съдове под налягане ASME, минималната дебелина на стената на медни тръби под вътрешно налягане може да се изчисли по следната формула [7]:
t=PD/(2S+0.8P)
Във формулата: t-минимална дебелина на стената (mm), P-проектно налягане (MPa), външен диаметър на D-тръба (mm), S-допустимо напрежение на медна тръба (MPa), обикновено се приема като 1/3~1/ 4 от границата на провлачване на медна тръба.
2. Методи на механиката на флуидите
Като се има предвид загубата на налягане по време на потока на флуида, дебелината на стената на медните тръби също трябва да отговаря на условията за якост на механиката на флуида [8]:
t=D·(3ξρv^2/8σ[s])^0.5
Във формулата: ξ - коефициент на съпротивление по траекторията, свързан с числото на Рейнолдс и относителната грапавост; ρ - плътност на хладилния агент (kg/m³); V-скорост на потока на хладилния агент (m/s); σ [s] - допустимото напрежение на срязване на медна тръба (MPa), което може да се приеме за 1/3 от границата на провлачване.
3. Метод на вибрационна умора
Медните тръби в хладилните системи често са подложени на променливо напрежение и трябва да се провери якостта на умора на вибрации [9]:
σ[a]=Cf·σ[-1]·(2N[f])^m По-малко или равно на [σ]
Във формулата: σ [a] - амплитуда на променливо напрежение (MPa), Cf - коефициент на качество на повърхността, σ [-1] - граница на умора на материала на медната тръба (MPa), взета като 0.4 0.5 граница на провлачване, Nf - издръжливост на умора (пъти), m-индекс на якост на умора, приет като 34, [σ] - допустимо променливо напрежение (MPa), прието като 0.6~ 0,7 граница на провлачване. От това може да се изчисли минималната необходима дебелина на стената.
За да се гарантира безопасността и надеждността на медните тръби при тежки работни условия като висока температура, високо налягане и вибрации, дизайнът обикновено трябва да се изчислява отделно според горните три метода и максималната стойност трябва да бъде избрана като номинална дебелина на стената на медната тръба.
4, Заключение
Изборът и проектирането на медни тръби за хладилни системи е систематичен проект, който изисква цялостно разглеждане на различни фактори като материали, обработка, свързване, монтаж и употреба. При проектирането материалът, състоянието и спецификациите на медните тръби трябва да бъдат разумно избрани въз основа на капацитета на охлаждане на системата, работния флуид, температурата, налягането и други параметри. Определянето на дебелината на стената на медната тръба изисква проверка и изчисление от аспекти като капацитет за носене на налягане, устойчивост на течности, умора от вибрации и т.н., за да се гарантира безопасността, надеждността и икономичността на системата.
Трябва да се отбележи, че формулата за изчисляване на дебелината на стената, предоставена в тази статия, е само за справка. При реалния дизайн трябва също да се вземе предвид влиянието на фактори като радиус на огъване на медна тръба, разстояние между опорите и метод на свързване. Дизайнерите трябва своевременно да разберат най-новите стандарти и технологични разработки на медни тръби и фитинги, да подобрят методите на проектиране и да подобрят качеството на дизайна. В същото време е необходимо да се засили контролът на строителния процес, да се спазват стриктно спецификациите за транспортиране, съхранение, обработка, свързване и монтаж на системата и пускане в експлоатация на медни тръби, за да се осигури безопасна и ефективна работа на хладилната система.
