第五章制冷系統管道設計 直徑 連接的設計 第一節氨系統管道設計要求 對氨系統管道的要求 耐腐蝕要求 一律采用無縫鋼管 不允許用銅管 管壁鍍鋅 耐壓要求 氨系統工作壓力不超過 1 5MPa 系統高壓部分試壓壓力 1 8MPa 表 低壓部分試壓壓力 1 2MPa 表 由管壁厚度來滿足耐壓性要求 表5 1中的規范厚度滿足要求 對氨系統閥件的要求 閥件 氨專用 材質 灰鑄鐵 可鍛鑄鐵 鑄鋼 耐壓要求 強度試驗壓力3 0 4 0MPa密封性試驗壓力2 0 2 5MPa公稱壓力為2 5MPa的閥即可滿足要求 氨閥不允許有銅 銅合金的零部件 氨閥應有倒關閥座 可把閥全開 更換填料 壓力表用氨專用的 量程不得小于系統工作壓力的1 5倍 高壓容器 0 1 0 2 5MPa 中 低壓力容器 0 1 0 1 6MPa 精度等級 不低于2 5級 倒關閥座 二 制冷劑在管道內允許流速及允許壓力降 流速要恰當 表5 2為推薦的允許流速 流速過低 沿程阻力損失較小 但管徑較大 耗材多 造價較高 流速過高 管徑小些 但沿程阻力損失較大 影響制冷效率與安全 二 制冷劑在管道內允許流速及允許壓力降 要控制管道的壓力降 允許壓力降見表5 3 允許壓力降確定原則 吸汽管或回汽管允許壓力降相當于飽和溫度降低1 排汽管允許壓力降相當于飽和溫度降低0 5 三 對氨制冷管路設計要求 管道的坡度要求 見表5 4 蒸發器供液管設計要求 每個冷間的供液管 從分配站單獨引出 冷風機與排管的供液管 從分配站分別引出 不得并聯于同一供液管上 并聯供液的各蒸發器 要求其當量長度基本相等 如采用中進中出 先進后出的方式 如圖5 1a 即各支路同程 頂 墻排管并聯供液保證均勻供液的措施 采用 形彎頭 如圖5 1b 墻排管的供液經 形彎頭的頂端 該頂端與頂排管的上層標高一致 圖5 1 吸汽管設計要求 壓縮機吸汽管宜在水平吸汽管總管水平軸線上方呈45 角處連接 重力供液系統 最好設機房氨液分離器 排汽管設計要求 排汽管上均應設止回閥 壓機排汽管應從水平排汽總管頂部呈45 角接入 其他管道設計要求 氨安全管泄壓管引出室外 出口高出屋檐1m 高出冷凝器平臺3m以上 未端做成S形彎頭 融霜用熱氨管 油分離器后接出 裝截止閥和壓力表 不宜穿過冷間 各種氨管 不得有凹下管段 在地溝內的吸 排氣總管的最低處應設排液 油 管 吸入管設加壓管 排液桶 集油器 空氣分離器等設備的降壓回汽管 不得直接與壓機吸入管相連 而是接于蒸發器回汽管頂部 第二節氨系統管道管徑確定 一 公式計算法依據 允許流速 允許壓力降 步驟 計算管道內徑 dn 0 0188 m 5 1 查表5 1 確定用管規格 如dn在兩種規格之間 則選用管徑大的一種 計算并校核管道壓力損失 P 沿程阻力 局部阻力 P的計算用公式 3 26 P91若 P 允許壓力降 符合要求 若 P 允許壓力降 取小值 重算dn 二 圖表計算法通過查圖表來確定管徑 圖表的種類圖表制作條件之一 冷凝溫度為30 表5 5 氨單相流吸汽管負荷量表 適用條件 表5 6 氨單相流吸汽管 排汽管和液體管負荷量表 適用條件 表5 7 氨兩相流吸汽管負荷量表 適用條件 圖5 2 管長小于30m氨管管徑計算圖 圖5 3 圖5 6 氨單相流吸汽管徑計算圖 圖5 7 圖5 12 氨兩相流吸汽管管徑計算圖 圖5 13 氨排汽管管徑計算圖 圖5 14 冷凝器到貯氨器之間氨液管管徑計算圖 圖5 15 貯氨器到分配站之間氨液管管徑計算圖 第二節氨系統管道管徑確定 圖表計算步驟 根據工況條件 確定選用的計算圖表 根據配管設計時的工況負荷量和管子當量長度 確定設計管道的規格 根據計算得到的公稱直徑 在表5 1中 確定采用無縫鋼管的規格 例 P179例題2 已知氨制冷系統單相流吸氣管負荷為300kW 蒸發溫度為 40 管道當量總長度為100m 確定吸氣管管徑 查表法 查圖法 表5 5 圖5 4 135mm 不同工況使用條件的修正 若實際工況和所列圖表規定的工況不同時 需修正負荷量 然后才能到所給出的圖表中進行使用 冷凝溫度變化若冷凝溫度不為30 負荷量需用表5 8的換算系數進行修正 當量管長和摩阻引起的壓力降相當于飽和溫度差的變化用表查管徑時使用 吸汽管 回汽管 修正公式 式 5 2 排汽管和高壓側液體管的修正公式 式 5 3 兩相流供液倍數 液汽比 變化吸汽管管徑的修正公式 ds N d mm 5 4 d n 4時 查圖表得到的吸汽管管徑 N 修正系數 見表5 9 例題5 P188 三 其他連接管道直徑的確定方法 融霜用熱氨管 Dg32 50mm 安全管 與接頭同徑 安全總管 Dg25mm 也 50mm 排液管 與排液桶上接頭同徑 Dg25mm Dg32mm 設備上的增壓和降壓管 Dg20 32mm 放油管 Dg20 32mm 低溫放油管 不小于Dg25mm 均壓管 設備接管同徑 設備多于2臺時的均壓總管 比設備接管大一個檔次的直徑 氨泵的進 出液管管徑 見表5 10 放空管 與接管同徑 第三節管架設計 一 管架的作用 固定管道 防止振動 管架滿足兩個要求 一是滿足管道的強度要求 防止管道因受垂直作用力造成彎曲破壞 二是滿足管道的剛度要求 撓度不大于坡度 這兩個要求靠支 吊 點設置來滿足 二 管道支點距離 正常間距 最大間距 0 8 查表5 11 增設的支 吊 點 在管件 彎頭處的一側或二側增設加固點 且要求支 吊 點離彎頭的距離不宜大于600mm 并盡可能在較長管道上增設 三 管架結構形式制冷工程上常用半固定支架 隨墻的 見圖5 16 a b 吊頂的 見圖5 16 c d 第四節管道和設備保溫設計 一 概述 需要保溫的部位 低溫 有冷量損失的部位 融霜熱氨管也要保溫 保溫層厚度確定原則 保證隔熱層外表面不致結露 即外表面溫度不低于當地條件下的露點溫度 例外 少數小型低溫制冷裝置 把損失量限制在某一范圍 據此來確定保溫層厚度 二 保溫層厚度計算 通過保溫管道和設備單位長度傳熱量計算 忽略管壁熱阻 有 公式計算法確定保溫層厚度先用公式 5 6 算出D1 再用式 5 7 算出厚度 保溫層外表面溫度應比露點溫度稍高些 保溫層厚度計算結果應滿足下式條件 圖表計算法確定保溫層厚度 查圖5 18 a b c 和表5 12 表5 13 用計算圖確定保溫層厚度的步驟 選好保溫材料 計算出的值 根據 D1ln 在圖的縱坐標上找到相應的點 水平向右與外徑圖線相交 再轉折向下引垂線得橫座標上數值 即為保溫層厚度 驗算 查到的 代入式 5 9 中 若等式成立 則符合要求 否則 加大 重新驗算 注意 查得的 要取規范值 一般保溫層厚度數值個位數為0或5 單位為mm 例題8 三 保溫材料的選用 制冷工程常用的保溫材料 玻璃棉 軟木 硅酸鋁 聚苯乙烯 聚氨酯等 融霜熱氨管 用能耐80 120 溫度的絕熱材料 如石棉管瓦 巖棉保溫帶 在施工中應注意 在穿墻洞和樓板時不能間斷 系統試壓 抽真空合格后 防銹處理 再包保溫層 保溫層外設防潮層或隔汽層 技能培養 管道包保溫層過程 第五節氟利昂系統管道設計 一 氟利昂系統對管材和閥件的要求 管材 多采用紫銅管或無縫鋼管 管徑 20mm時 多用紫銅管 易于彎曲成型 流動阻力較小 價格高 規格見表5 14 管徑 20mm時 多用無縫鋼管 規格見表5 1 閥門 氟利昂專用 一般不設手輪 加防漏蓋帽 二 氟利昂系統制冷劑在管道內允許壓力降及允許流速 對系統管道允許壓力降要求回汽管 相當于飽和蒸發溫度降低1 其值見表5 15 排汽管和高壓供液管 相當于飽和冷凝溫度升高0 5 其值見表5 16 對系統管道流速的要求流速范圍 見表5 17 對吸汽 排汽上升立管 有最小帶油速度的要求 見圖5 19 對液管的設計要求 考慮過冷要防止高壓供液管由于升高而液柱引起的靜壓下降 使液管在進入熱力膨脹閥之前就成為兩相流體 防止的辦法 高壓液體過冷 液管每升高一米時的靜壓降低值及相應的飽和溫降見表5 18 熱力膨脹閥宜靠近蒸發器布置兩相流動的阻力比純液體大得多 阻力倍數見表5 19 各并聯管路要保證均勻供液 一只熱力膨脹閥只向一個通路供液 見圖5 20 一只熱力膨脹閥向幾個并聯通路供液時 采用分液器配液 如圖5 21 圖5 22 高壓液管上應設置干燥過濾器吸收水分 過濾雜質 三 氟系統管路設計要求 設置上升立管和回油彎見圖5 23 坡向和坡度要求水平吸汽管應有大于或等于2 的坡度 并坡向壓縮機 設置雙上升立管在負荷變化較大的系統中采用 回汽管與蒸發器連接上的要求 回汽管與一組蒸發器連接 壓縮機與蒸發器位于同標高或蒸發器高于壓縮機時 蒸發器出口的上升立管上升至蒸發器頂部或略高于蒸發器 再接至壓縮機 如圖5 24 回汽管與多組并聯蒸發器連接 見圖5 25 回氣管垂直上升時 每隔10米左右安裝一個集油彎 對吸汽管路的設計要求 圖5 23 圖5 35 圖5 24 圖5 25 對排氣管路的設計要求 坡向和坡度要求水平排氣管應有1 2 的坡度 并坡向油分離器或冷凝器 設有油分離器時排氣管的連接要求油分離器應盡量靠近壓縮機 其內的積油由回油管流回曲軸箱中 如圖5 26 任何上升排氣立管應設在油分離器之后 以便低負荷時立管中的油和停機時管內冷凝液回到油分離器 無油分離器時排氣管的連接要求見圖5 27 圖5 28 垂直上升時 每8米設置一個U形彎頭 見圖5 29 圖5 26 圖5 27 圖5 28 圖5 29 四 吸汽管道管徑計算 用查圖法 確定內徑 再定規格 水平回汽管直徑計算R12 圖5 30 R22 圖5 31 例題10 P208 180 145mm 回汽立管管徑計算 R12 圖5 32 R22 圖5 33 按最低負荷選擇管徑 若膨脹閥前的液溫不為40 時 則最低檔負荷量 修正系數 查圖5 34 最小負荷量 再進行查圖 例題11 P212 27 3kW 68 雙上升吸汽立管的設計 當制冷系統的全負荷和最低負荷相差較大時 需采用雙上升吸汽立管 如圖5 35 雙上升立管的工作原理 最小負荷起動 兩立管皆通 存油彎積油 立管B斷 A通 A管帶油 B斷 全負荷時 立管上下部壓差增大 推動存油彎的潤滑油 A通 B帶油 雙上升立管的管徑確定方法 按最低負荷確定立管A的管徑dA 按全負荷的最小帶油速度選擇某一管徑d dB 取規范的dB 五 其他管道管徑的計算 排汽管與供液管道管徑計算R12 圖5 36 R22 圖5 37 上升排汽立管也要考慮最小帶油速度 見圖5 19 冷凝器至貯液器泄液管