制冷管道设计

第八章机房设计§8-2机器设备和管道的布置原则§8-3机器、设备和管道的布置§8-1机房的建筑要求附图•制冷剂管道管径的确定•流速影响：制冷系统的经济性、工作效率和安全性。•流速过低，沿程阻力损失较小，但需要的管道直径就较大，带来的管道、保温与支架等用料耗量也较大，造价较高；•流速过高，管径可以小些；但沿程阻力损失较大，会影响制冷系统的工作效率和安全氨系统管道设计要求氨系统管道管径确定•一、公式计算法•公式计算法是根据制冷管道允许流速和允许压力降的大小进行管道管径的确定，其计算步骤为：•1．计算管道内径：•根据制冷剂的质量流量MR，及比容v和在管道内所允许的流速ω有：•整理得管道所需管径的计算公式为：ovvRnvRoRRRnqQqQqQMdqMqMQMMd03568.003568.06.3018.00188.00188.0**36004制冷量氨系统管道管径确定•式中•dn—制冷管道内径（m）•MR—设计管道内的制冷剂流量（kg/h）；•v—在计算状态下制冷剂比容（m3/kg）；•ω—管道内制冷剂流速(m/s)，由表6-2中选取。氨系统管道管径确定•2.根据计算结果，对照表6-1确定用管规格。•3.根据所确定的管径和系统管道的长度、阀门、管件数量，计算管道压力损失∑ΔP（即管道的沿程阻力损失和局部阻力损失之和）。如果∑ΔP的计算结果小于表6-3中所列氨制冷管道允许压力降值，则计算的管径符合要求，如果计算值大于表中所列允许压力降值或计算值和表中所允许压力降值相差悬殊，则需对管径进行重新计算。氨系统管道管径确定表6-2管道类型管级范围工作温度允许流速气体管道回气管道回气管道吸入管排气管蒸发器至氨液分离器或循环桶氨液分离器或循环桶至制冷压缩机制冷压缩机至冷凝器10-1612-2015-25液体管道高压自流输液管高压氨液管冷凝器至储液器25-400.50.5-1.50.5-1.5表6-3管道类型工作温度允许压力（kPa)吸入管或回气管-45-40-33-28-15-1033.765.066.189.9111.67排气管90-15019.61•二、图表计算法•（一）图表的种类•各类管径计算图，都以横座标为制冷负荷量，纵座标为计算管道公称直径，以DN表示，各管线长度均指总当量长度，并限制压力降值。氨系统管道管径确定•（二）图表计算步骤•1.根据工况条件，确定选用的计算图（6-2）表（6-6）。•2．根据配管设计时的工况负荷量和管子当量长度，确定设计管道的规格。•3．根据计算得到的公称直径，在表6一1中，确定采用无缝钢管的规格。氨系统管道管径确定•（三）不同工况使用条件的修正•当实际工况和建立图表的工况不同时，使用图表前需对计算参数进行修正。•1．冷凝温度变化•图表中的负荷量都是以冷凝温度30℃为基准，对其他冷凝温度下工况的负荷量，不能直接拿来使用，需用表6一9中所列换算系数进行修正。氨系统管道管径确定表6-9冷凝温度修正系数管道类型冷凝温度20304050吸入管0.9611.041.1排气管1.1610.810.7•2.当量长度和摩阻引起的压力降相当于饱和温度差的变化•在所给的表中，当量管长均为100m，摩阻引起的压力降相当于饱和温度差也有规定。在所列的计算图中，对当量管长和摩阻引起的压力降相当于饱和温度差也各有定值。若实际工况和所列图表规定的工况不同时，需修正，然后，才能到所给出的图表中进行使用。氨系统管道管径确定•修正公式有：•吸气管（回气管）修正公式：•排气管和高压侧液体管的修正公式：•式中，Q—经修正后用于图表的工况负荷（Kw）；•QS—配管设计时的工况负荷（Kw）•Δt—图表中规定工况的饱和温度降（℃）；)25)(()**(55.0kWtLtLQQSSS)35)(()**(55.0kWPLPLQQSSS氨系统管道管径确定•L—图表中规定工况当量长度（m）；•LS—配管设计时的工况当量长度（m）；•ΔP—图表中规定工况的压力损失（kPa）；•P—配管设计时工况压力损失(kPa)。氨系统管道管径确定•3.两相流供液倍数（液气比）变化•在以上提供的各种氨两相流有关图表，都是以供液倍数（液气比）n=4的条件下得出的，当实际工况的供液倍数产生变化时，两相流在管道内引起的摩擦阻力大小也发生了变化，因此要对吸气管管径进行修正。对不同供液倍数，吸气管管径修正公式为：ds=N*d，(mm)氨系统管道管径确定•式中，ds—配管设计工况时的吸气管管径（mm）；•N—不同供液倍数吸气管管径修正系数，见表6-10；•d—供液倍数为4时；根据配管设计工况查图表得到的吸气管管径（mm）。•。氨系统管道管径确定表6-10不同供液倍数吸气管管径修正系数n供液倍数2345678修正系数n0.870.9411.05678•三、其他连接管道直径的确定方法•制冷系统中，除了以上几种管道（吸气管、排气管、供液管）需要通过公式计算或查图表确定管径以外，还有一些管道的管径可不进行计算，而是根据制冷设备的管接头大小和制冷系统的规模进行选用。以下提供几种连接管的规格范围，供设计参考：•1.融霜用的热氨管可采用公称直径为32一50mm管径。•2.安全管与各安全管接头同径，安全总管的公称直径应不小于25mm，通常也不大于50mm。氨系统管道管径确定•3．排液管通常采用公称直径为25～32mm的管径。融霜排液管径可根据排液桶上进液管规格选定。•4.制冷设备上使用的增压和降压管可采用公称直径为20～32mm的管径。•5．放油管一般采用公称直径为20～32mm的管径。低温放油管所采用的管道公称直径不宜小于25mm。氨系统管道管径确定•6.设备之间均压管，可根据设备接管规格确定。设备多于2台时，设备间的均压总管管径通常取比设备接管规格大一个档次。•7．放空管可根据接管的管径确定。氨系统管道管径确定(二)制冷剂管道的布置•布置原则•保证各个蒸发器得到充分的供液。•避免过大的压力损失。•防止液体制冷剂进入制冷压缩机。•防止制冷压缩机曲轴箱内缺少润滑油。•应能保持气密、清洁、干燥。•应考虑操作和检修方便，并适当注意整齐。氨管布置注意事项（1）坡向和坡度：系统水平管道布置应保证一定的坡向和坡度（2）管架：采用管架固定管道保证其挠度要求（3）伸缩弯：低压管道直线段超过100m高压管道直线段超过50m（4）液囊和气囊：液体管避免“气囊”，气体管避免“液囊”（5）冷桥：管道穿过建筑物或使用支架时防止冷桥发生（6）密封：管道连接保证严密性采用伸缩弯补偿变形氟利昂管布置注意事项（1）坡向和坡度：水平管坡向基本同制冷剂流动的方向（2）防止压缩机液击处理：压缩机吸、排气管设倒U形上升立管（3）回油问题：a.吸气管坡向压缩机b.设置油弯c.最低带油速度d.蒸发器冷却排管采用上进下出（4）不同高度蒸发器连接布置：防止闪发蒸气聚集一个蒸发器中二、氟利昂管道的布置原则(一）吸气管的布置A、压缩机和蒸发器的相对位置（1）蒸发器和压缩机同高度（2）蒸发器高于压缩机（3）蒸发器低于压缩机(一）吸气管的布置（1）蒸发器和压缩机同高度吸气管的布置：有利于防止压缩机产生液击事故对氟利昂系统应保证润滑油随同制冷剂蒸汽一同回到压缩机。1%阻止大量的氟利昂液体及润滑油冲入压缩机防止影响感温包的正确反应。(一）吸气管的布置（2）蒸发器高于压缩机倒U型管：防止开车和停机时液体进入压缩机产生液击。(一）吸气管的布置（3）蒸发器低于压缩机压缩机吸入口附近的吸气管上不设回油弯，防止启动时润滑油冲缸事故。每隔8米左右设置一个回油弯(一）吸气管的布置B、蒸发器的连接方式（1）串联（2）并联(一）吸气管的布置（1）串联对串联的蒸发盘管，最后一排应是上进下出，前面几排最好式下进上出，这样能顺着气体的流向，蒸发效果好。(一）吸气管的布置（2）并联防止某一台或几台负荷变化或停止运行时，影响其他蒸发器工作。(一）吸气管的布置C、两台压缩机并联吸气管对称布置压力相等回油均匀防止润滑油进入未工作的压缩机(一）吸气管的布置D、变负荷系统防止无法回油两根上升立管防止压力降过大(二）排气管的布置A、单台压缩机（1）冷凝器和压缩机同高度（2）冷凝器高于压缩机(二）排气管的布置（1）冷凝器和压缩机同高度防止润滑油或可能冷凝下来的液体流回压缩机，制冷压缩机的排气管应有0.01-0.02的坡度，坡向油分离器或冷凝器。（2）冷凝器高于压缩机(二）排气管的布置(二）排气管的布置B、两台压缩机（1）冷凝器高于压缩机₪合用一个冷凝器₪分别用两个冷凝器（2）冷凝器低于压缩机(二）排气管的布置（1）冷凝器高于压缩机—合用一个冷凝器(二）排气管的布置（1）冷凝器高于压缩机—分别用两个冷凝器(二）排气管的布置（2）冷凝器低于压缩机•直通式（过流式）•波动式（补充式）(三）冷凝器至储液器的管道流速低于0.5m/s流速一般取0.8m/s(三）冷凝器至储液器的管道冷凝器和蒸发器的相对位置（1）蒸发器低于冷凝器（2）蒸发器高于冷凝器(三）冷凝器或储液器至蒸发器之间的管道（1）蒸发器低于冷凝器（2）不同高度的蒸发器位于冷凝器之上（3）直接蒸发式空气冷却器第三节管架设计•一、管架的作用•作用：固定管道。•机房内的吸气和排气管道受制冷压缩机的脉冲振动，必须加以紧固，不然管道的连接（焊接、丝扣连接、法兰连接等处）部位会因受长期振动而产生松动、开裂，从而引起泄漏。另外，管道因有强度和刚度的要求，若在一定间距内不加以紧固，会造成弯曲变形甚至于破坏，致使整个制冷装置不能正常工作，所以，管道支架设计是制冷系统管道设计的一个重要环节。•二、管道支点距离•管道的支（吊）点距离，通常采用查表法，管支架的正常间距为最大间距的0.8。•在管件、弯头处的一侧或二侧要增设加固点，支（吊）点离弯头的距离不宜大于600mm。•2.压缩机排气管线支架间距，当管径为D108及其以上时可采用3m，D108以下时采用2m。第三节管架设计•三、管架结构形式•支架分为固定支架、半固定支架和活动支架三种，制冷工程采用的通常为半固定支架。•对低温隔热管道，为减少冷损失，要在钢支架和管道间加设浸泡沥青的垫木，以防形成冷桥。第三节管架设计第四节管道和设备保温设计•一、概述•制冷系统中管道和设备会导致冷量损失、产生凝结水滴的部位及会形成冷桥的部位，均应进行保温。•保温层厚度应能保证隔热层外表面的温度不低于当地条件下的露点温度。需要保温的设备有氨液分离器，低压循环桶、排液桶、中间冷却器等。需要保温的管道有各种低温管道，及与低温设备连接的放油管、排液管等。•融霜热氨管也应进行保温，不保温会因热交换使热氨的温度降低。第四节管道和设备保温设计•二、保温层厚度计算•1．通过保温管道和设备，单位长度传入的热量计算：•式中，qL—单位长度管道经保温层传入热量（W/m）；•t1、t2—管道或设备内、外温度（℃）；•λ—保温材料的导热系数（W/m*℃）；•D2、D1—管道、设备及保温层的外径（m)；•α—保温层外表面的对流放热系数（W/m2*℃），8.141W/（m2*℃）。)55)(/(1ln21)(12112mwDDDttql第四节管道和设备保温设计•2．公式计算法确定保温层厚度•根据通过保温管或保温设备每层单位长度传热量相等的原则有：•得：132121121)(1ln21)(DttDDDttql)65(ln212113212DDDtttt第四节管道和设备保温设计•3.图表计算法确定保温层厚度•确保保温层外表面干燥，保温层厚度满足下式（5-6）得：)1(2ln3212211ttttDDDD第四节管道和设备保温设计•三、保温材料的选用•制冷工程中对管道设备的保温，常用的保温材料有软木、硅酸铝、聚苯乙烯和聚氨酯等。•对管道比较集中的部位；如分配站等处，结构形状较复杂，可采用聚氨酯现场发泡喷涂加工。•融霜用的热氨管道要求采用能耐80℃～120℃温度的绝热材料，厚度为50～75mm。•管道绝热层在穿墙洞和楼板时不能间断；管道的保温隔热层施工应在