Les canonades de coure són una de les canonades més utilitzades en sistemes de refrigeració. Les canonades de coure tenen els avantatges d'una bona conductivitat tèrmica, alta resistència, bona plasticitat i resistència a la corrosió, i s'utilitzen àmpliament en components d'intercanvi de calor com condensadors i evaporadors, així com canonades de connexió. En aquest article es detallarà la classificació de les canonades de coure, els requisits tècnics per a les canonades de coure de refrigeració i el càlcul del gruix de la paret del tub de coure.
1, Classificació i característiques de rendiment dels tubs de coure
1. Segons la composició del material:
Les canonades de coure es poden dividir en canonades de coure (TP2), canonades de llautó (H62/H65/H68), canonades de bronze (QSn6.5-0.1), canonades de coure blanc (aliatge Ni Cu), etc. Entre ells, el tub de coure té la millor conductivitat tèrmica, però és més car; El tub de coure groc té una alta resistència, però baixa conductivitat tèrmica; Les canonades de bronze i coure blanc tenen una bona resistència a la corrosió, però un baix rendiment de processament.
2. Dividit pel procés de producció:
Les canonades de coure es poden dividir en canonades de coure lliures d'oxigen, canonades de coure que contenen oxigen, canonades de coure amb rosca interna, etc. Els tubs de coure lliures d'oxigen tenen una gran puresa i s'utilitzen generalment per fer components de precisió com capil·lars; Les canonades de coure que contenen oxigen tenen una resistència i duresa moderades, una bona soldabilitat i s'utilitzen habitualment com a canonades de connexió; La paret interior del tub de coure roscat internament està roscada, la qual cosa té un bon efecte de millora de la transferència de calor.
3. Segons la duresa:
Les canonades de coure es poden dividir en tres categories: estat suau (estat O), estat semidur (1/2H) i estat dur (estat H). El tub de coure en estat O és suau, amb bona plasticitat i ductilitat, però de baixa resistència; Les canonades de coure d'estat H tenen una gran resistència i duresa, però una plasticitat pobra; El tub de coure 1/2H té una resistència i plasticitat moderades, un bon rendiment de processament i és l'opció preferida per a les canonades de refrigeració.
2, Requisits tècnics per a canonades de coure utilitzades en sistemes de refrigeració
1. Requisits materials
Els sistemes de refrigeració sovint utilitzen tubs de coure d'estat 1/2H (TP2M) i la seva composició química hauria de complir amb les disposicions de GB/T 17505-2010 [4]:
Cu+Ag Superior o igual al 99,90%
{{0}},015% Menor o igual a P Menor o igual a 0,040%
El contingut d'elements d'impuresa ha de complir el requisit de Bi inferior o igual a {{0}}.001%, Sb inferior o igual a 0 .{{10}}{02%,Com Menor o igual a 0,002%,Fe Menor o igual a 0,005%,Pb Menor o igual a 0,005 %,S Inferior o igual a 0,005%,Zn Inferior o igual a 0,005%,Ni Inferior o igual a 0,002%,Sn Inferior o igual a 0,002%.
2. Propietats mecàniques
Les propietats mecàniques dels tubs de coure d'estat 1/2H haurien de complir els requisits següents [4]:
Resistència a la tracció Rm Major o igual a 295MPa
Límit de fluència Rp0.2 Major o igual a 255MPa
Elongació posterior a la fractura A Superior o igual al 3%
Taula: propietats mecàniques a temperatura ambient de les canonades
3. Desviació dimensional
La desviació límit del diàmetre exterior (D) i el gruix de la paret (s) de les canonades de coure ha de complir amb les disposicions de la Taula 1 [5]. El pes de Mick (M) s'ha de calcular d'acord amb la fórmula M=0.02566 · D · s [6], i la desviació hauria d'estar dins de ± 8%.
Taula: dimensions i desviació del tub de coure (mm)
Taula 1/2H desviació límit de mida del tub de coure (mm)
3, Mètode de càlcul per al gruix de la paret del tub de coure
1. Mètodes estàndard per a recipients a pressió
D'acord amb el codi de recipients a pressió ASME, el gruix mínim de paret de les canonades de coure sota pressió interna es pot calcular mitjançant la fórmula següent [7]:
t=PD/(2S+0.8P)
A la fórmula: t-gruix de paret mínim (mm), pressió de disseny P (MPa), diàmetre exterior de canonada D (mm), tensió S-admesa de canonada de coure (MPa), generalment presa com 1/3 ~ 1/ 4 del límit elàstic de la canonada de coure.
2. Mètodes de mecànica de fluids
Tenint en compte la pèrdua de pressió durant el flux de fluid, el gruix de la paret de les canonades de coure també hauria de complir les condicions de resistència de la mecànica de fluids [8]:
t=D·(3ξρv^2/8σ[s])^0.5
En la fórmula: ξ - coeficient d'arrossegament al llarg del camí, relacionat amb el nombre de Reynolds i la rugositat relativa; ρ - densitat del refrigerant (kg/m³); cabal de refrigerant en V (m/s); σ [s] - esforç de cisalla admissible del tub de coure (MPa), que es pot prendre com 1/3 del límit elàstic.
3. Mètode de fatiga per vibració
Les canonades de coure dels sistemes de refrigeració sovint estan sotmeses a tensions alternes i s'ha de verificar la resistència a la fatiga per vibracions [9]:
σ[a]=Cf·σ[-1]·(2N[f])^m Menor o igual a [σ]
A la fórmula: σ [a] - amplitud de tensió alterna (MPa), Cf - coeficient de qualitat superficial, σ [-1] - límit de fatiga del material del tub de coure (MPa), presa com a 0.4 0,5 de límit elàstic, Nf - vida a fatiga (vegades), índex de resistència a la fatiga m, considerat 34, [σ] - esforç alternatiu admissible (MPa), considerat com a 0,6~ 0,7 de límit elàstic. A partir d'això, es pot estimar el gruix de paret mínim requerit.
Per garantir la seguretat i la fiabilitat de les canonades de coure en condicions de treball dures, com ara alta temperatura, alta pressió i vibració, el disseny generalment s'ha de calcular per separat segons els tres mètodes anteriors, i el valor màxim s'ha de seleccionar com el gruix nominal de la paret. de la canonada de coure.
4, Conclusió
La selecció i disseny de canonades de coure per a sistemes de refrigeració és un projecte sistemàtic que requereix una consideració integral de diversos factors com ara materials, processament, connexió, instal·lació i ús. Quan es dissenya, el material, l'estat i les especificacions de les canonades de coure s'han de seleccionar raonablement en funció de la capacitat de refrigeració del sistema, el fluid de treball, la temperatura, la pressió i altres paràmetres. La determinació del gruix de la paret del tub de coure requereix verificació i càlcul a partir d'aspectes com ara la capacitat de càrrega de pressió, la resistència dels fluids, la fatiga per vibracions, etc., per garantir la seguretat, la fiabilitat i l'economia del sistema.
Cal assenyalar que la fórmula de càlcul del gruix de paret proporcionada en aquest article només és de referència. En el disseny real, també s'ha de tenir en compte la influència de factors com ara el radi de flexió del tub de coure, l'espai de suport i el mètode de connexió. Els dissenyadors han d'entendre oportunament els últims estàndards i desenvolupaments tecnològics de canonades i accessoris de coure, millorar els mètodes de disseny i millorar la qualitat del disseny. Al mateix temps, cal reforçar el control del procés de construcció, seguir estrictament les especificacions per al transport, emmagatzematge, processament, connexió i instal·lació i posada en servei del sistema de canonades de coure, per tal de garantir el funcionament segur i eficient de el sistema de refrigeració.
