Kopparrör är ett av de mest använda rören i kylsystem. Kopparrör har fördelarna med god värmeledningsförmåga, hög hållfasthet, god plasticitet och korrosionsbeständighet, och används i stor utsträckning i värmeväxlarkomponenter som kondensorer och förångare, såväl som anslutningsrörledningar. Denna artikel kommer att utveckla i detalj klassificeringen av kopparrör, tekniska krav för kylkopparrör och beräkning av kopparrörets väggtjocklek.
1, Klassificering och prestandaegenskaper för kopparrör
1. Enligt materialsammansättning:
Kopparrör kan delas in i kopparrör (TP2), mässingsrör (H62/H65/H68), bronsrör (QSn6.5-0.1), vita kopparrör (Ni Cu-legering), etc. Bland annat kopparrör har den bästa värmeledningsförmågan, men det är dyrare; Gult kopparrör har hög hållfasthet, men låg värmeledningsförmåga; Brons och vita kopparrör har bra korrosionsbeständighet, men dålig bearbetningsprestanda.
2. Uppdelat efter produktionsprocess:
Kopparrör kan delas in i syrefria kopparrör, syrehaltiga kopparrör, invändigt gängade kopparrör etc. Syrefria kopparrör har hög renhet och används vanligtvis för att tillverka precisionskomponenter såsom kapillärer; Syrehaltiga kopparrör har måttlig styrka och hårdhet, god svetsbarhet och används vanligtvis som anslutningsrör; Innerväggen på det invändigt gängade kopparröret är gängad, vilket har en bra värmeöverföringsförbättrande effekt.
3. Enligt hårdhet:
Kopparrör kan delas in i tre kategorier: mjukt tillstånd (O-tillstånd), halvhårt tillstånd (1/2H) och hårt tillstånd (H-tillstånd). Kopparröret i O-tillstånd är mjukt, med god plasticitet och duktilitet, men låg hållfasthet; H-tillstånd kopparrör har hög hållfasthet och hårdhet, men dålig plasticitet; 1/2H kopparrör har måttlig styrka och plasticitet, god bearbetningsprestanda och är det föredragna valet för kylrörledningar.
2, Tekniska krav för kopparrör som används i kylsystem
1. Materialkrav
Kylsystem använder ofta 1/2H tillstånd kopparrör (TP2M), och deras kemiska sammansättning bör överensstämma med bestämmelserna i GB/T 17505-2010 [4]:
Cu+Ag Större än eller lika med 99,90 %
{{0}}.015 % Mindre än eller lika med P Mindre än eller lika med 0,040 %
Innehållet av föroreningselement bör uppfylla kravet på Bi Mindre än eller lika med {{0}}.001 %, Sb Mindre än eller lika med 0 .{{10}}02%,Som Mindre än eller lika med 0.002%,Fe Mindre än eller lika med 0,005%,Pb Mindre än eller lika med 0,005 %,S Mindre än eller lika med 0,005%,Zn Mindre än eller lika med 0,005%,Ni Mindre än eller lika med 0,002%,Sn Mindre än eller lika med 0,002%.
2. Mekaniska egenskaper
De mekaniska egenskaperna hos kopparrör i 1/2H-tillstånd bör uppfylla följande krav [4]:
Draghållfasthet Rm Större än eller lika med 295MPa
Sträckgräns Rp0.2 Större än eller lika med 255 MPa
Postfrakturförlängning A Större än eller lika med 3 %
Tabell: Mekaniska egenskaper i rumstemperatur hos rör
3. Dimensionell avvikelse
Gränsavvikelsen för kopparrörens ytterdiameter (D) och väggtjocklek (s) ska överensstämma med bestämmelserna i Tabell 1 [5]. Mickvikten (M) ska beräknas enligt formeln M=0.02566 · D · s [6], och avvikelsen ska ligga inom ± 8 %.
Tabell: Mått och avvikelse för kopparrör (mm)
Tabell 1/2H tillstånd kopparrör storlek gränsavvikelse (mm)
3, Beräkningsmetod för kopparrörets väggtjocklek
1. Standardmetoder för tryckkärl
Enligt ASME Pressure Vessel Code kan den minsta väggtjockleken på kopparrör under inre tryck beräknas med hjälp av följande formel [7]:
t=PD/(2S+0.8P)
I formeln: t-minsta väggtjocklek (mm), P-designtryck (MPa), D-rörets ytterdiameter (mm), S-tillåten spänning av kopparröret (MPa), vanligtvis tagen som 1/3~1/ 4 av kopparrörets sträckgräns.
2. Vätskemekaniska metoder
Med tanke på tryckförlusten under vätskeflödet bör väggtjockleken på kopparrör också uppfylla de vätskemekaniska hållfasthetsvillkoren [8]:
t=D·(3ξρv^2/8σ[s])^0.5
I formeln: ξ - dragkoefficient längs banan, relaterad till Reynolds tal och relativ grovhet; ρ - köldmediedensitet (kg/m³); V-köldmedieflödeshastighet (m/s); σ [s] - tillåten skjuvspänning för kopparrör (MPa), vilket kan tas som 1/3 av sträckgränsen.
3. Vibrationsutmattningsmetod
Kopparrör i kylsystem utsätts ofta för växlande påfrestningar och vibrationsutmattningshållfastheten måste verifieras [9]:
σ[a]=Cf·σ[-1]·(2N[f])^m Mindre än eller lika med [σ]
I formeln: σ [a] - alternerande spänningsamplitud (MPa), Cf - ytkvalitetskoefficient, σ [-1] - utmattningsgräns för kopparrörsmaterial (MPa), tagen som 0.4 0.5 av sträckgräns, Nf - utmattningslivslängd (tider), m-utmattningshållfasthetsindex, taget som 34, [σ] - tillåten växelspänning (MPa), taget som 0.6~ 0,7 av sträckgränsen. Utifrån detta kan den minsta erforderliga väggtjockleken uppskattas.
För att säkerställa säkerheten och tillförlitligheten hos kopparrör under tuffa arbetsförhållanden som hög temperatur, högt tryck och vibrationer, bör konstruktionen i allmänhet beräknas separat enligt ovanstående tre metoder, och det maximala värdet bör väljas som den nominella väggtjockleken av kopparröret.
4, Slutsats
Valet och designen av kopparrör för kylsystem är ett systematiskt projekt som kräver omfattande överväganden av olika faktorer som material, bearbetning, anslutning, installation och användning. Vid konstruktion bör material, skick och specifikationer för kopparrör väljas rimligt baserat på systemets kylkapacitet, arbetsvätska, temperatur, tryck och andra parametrar. Bestämningen av kopparrörets väggtjocklek kräver verifiering och beräkning från aspekter som tryckbärande kapacitet, vätskemotstånd, vibrationsutmattning, etc., för att säkerställa systemets säkerhet, tillförlitlighet och ekonomi.
Det bör påpekas att beräkningsformeln för väggtjocklek som anges i denna artikel endast är avsedd för referens. Vid faktisk konstruktion bör även påverkan av faktorer som kopparrörets böjningsradie, stödavstånd och anslutningsmetod beaktas. Designers bör i rätt tid förstå de senaste standarderna och den tekniska utvecklingen av kopparrör och rördelar, förbättra designmetoder och förbättra designkvaliteten. Samtidigt är det nödvändigt att stärka kontrollen av byggprocessen, strikt följa specifikationerna för transport, lagring, bearbetning, anslutning och systeminstallation och idrifttagning av kopparrör, för att säkerställa säker och effektiv drift av kopparrör. kylsystemet.
