Měděné trubky jsou jedním z nejčastěji používaných trubek v chladicích systémech. Měděné trubky mají výhody dobré tepelné vodivosti, vysoké pevnosti, dobré plasticity a odolnosti proti korozi a jsou široce používány v součástech výměny tepla, jako jsou kondenzátory a výparníky, stejně jako spojovací potrubí. Tento článek bude podrobně rozvádět klasifikaci měděných trubek, technické požadavky na chladicí měděné trubky a výpočet tloušťky stěny měděných trubek.
1, Klasifikace a výkonové charakteristiky měděných trubek
1. Podle složení materiálu:
Měděné trubky lze rozdělit na měděné trubky (TP2), mosazné trubky (H62/H65/H68), bronzové trubky (QSn6.5-0.1), bílé měděné trubky (slitina Ni Cu) atd. Mezi ně patří např. měděná trubka má nejlepší tepelnou vodivost, ale je dražší; Žlutá měděná trubka má vysokou pevnost, ale nízkou tepelnou vodivost; Bronzové a bílé měděné trubky mají dobrou odolnost proti korozi, ale špatný výkon při zpracování.
2. Děleno podle výrobního procesu:
Měděné trubky lze rozdělit na měděné trubky bez kyslíku, měděné trubky obsahující kyslík, měděné trubky s vnitřním závitem atd. Bezkyslíkové měděné trubky mají vysokou čistotu a obecně se používají k výrobě přesných součástí, jako jsou kapiláry; Měděné trubky obsahující kyslík mají střední pevnost a tvrdost, dobrou svařitelnost a běžně se používají jako spojovací trubky; Vnitřní stěna měděné trubky s vnitřním závitem je opatřena závitem, což má dobrý účinek na zvýšení přenosu tepla.
3. Podle tvrdosti:
Měděné trubky lze rozdělit do tří kategorií: měkký stav (stav O), polotvrdý stav (1/2H) a tvrdý stav (stav H). Měděná trubka ve stavu O je měkká, s dobrou plasticitou a tažností, ale nízkou pevností; Měděné trubky ve stavu H mají vysokou pevnost a tvrdost, ale špatnou plasticitu; 1/2H měděná trubka má střední pevnost a plasticitu, dobrý výkon při zpracování a je preferovanou volbou pro chladicí potrubí.
2, Technické požadavky na měděné trubky používané v chladicích systémech
1. Materiálové požadavky
Chladicí systémy často používají měděné trubky ve stavu 1/2H (TP2M) a jejich chemické složení by mělo odpovídat ustanovením GB/T 17505-2010 [4]:
Cu+Ag Větší nebo rovno 99,90 %
{{0}}.015 % menší nebo rovno P menší nebo rovno 0,040 %
Obsah prvků nečistot by měl splňovat požadavek Bi Menší nebo rovno {{0}}.001%, Sb Menší nebo rovno 0 .{{10}}02%,As Menší nebo rovno 0.002%,Fe Menší nebo rovno 0,005%,Pb Menší nebo rovno 0,005 %,S menší nebo rovno 0,005 %,Zn menší nebo rovno 0,005 %,Ni menší nebo rovno 0,002 %,Sn menší nebo rovno 0,002 %.
2. Mechanické vlastnosti
Mechanické vlastnosti měděných trubek ve stavu 1/2H by měly splňovat následující požadavky [4]:
Pevnost v tahu Rm Větší nebo rovna 295 MPa
Mez kluzu Rp0.2 Větší nebo rovna 255 MPa
Prodloužení po zlomenině A Větší nebo rovné 3 %
Tabulka: Mechanické vlastnosti trubek při pokojové teplotě
3. Rozměrová odchylka
Mezní odchylka vnějšího průměru (D) a tloušťky stěny (s) měděných trubek musí odpovídat ustanovením tabulky 1 [5]. Micka hmotnost (M) by se měla vypočítat podle vzorce M=0.02566 · D · s [6] a odchylka by měla být v rozmezí ± 8 %.
Tabulka: Rozměry a odchylka měděné trubky (mm)
Tabulka 1/2H mezní odchylka velikosti měděné trubky stavu (mm)
3, Metoda výpočtu pro tloušťku stěny měděné trubky
1. Standardní metody pro tlakové nádoby
Podle ASME Pressure Vessel Code lze minimální tloušťku stěny měděných trubek pod vnitřním tlakem vypočítat pomocí následujícího vzorce [7]:
t=PD/(2S+0,8P)
Ve vzorci: t-minimální tloušťka stěny (mm), P-výpočtový tlak (MPa), D-potrubí vnější průměr (mm), S-přípustné napětí měděné trubky (MPa), obecně bráno jako 1/3~1/ 4 meze kluzu měděné trubky.
2. Metody mechaniky tekutin
S ohledem na tlakovou ztrátu při proudění tekutiny by tloušťka stěny měděných trubek měla také splňovat podmínky pevnosti mechaniky tekutin [8]:
t=D·(3ξρv^2/8σ[s])^0.5
Ve vzorci: ξ - koeficient odporu podél dráhy, vztažený k Reynoldsovu číslu a relativní drsnosti; ρ - hustota chladiva (kg/m³); Průtok chladiva V (m/s); σ [s] - dovolené smykové napětí měděné trubky (MPa), které lze brát jako 1/3 meze kluzu.
3. Metoda vibrační únavy
Měděné trubky v chladicích systémech jsou často vystaveny střídavému namáhání a je třeba ověřit pevnost vibrací [9]:
σ[a]=Cf·σ[-1]·(2N[f])^m Menší nebo rovno [σ]
Ve vzorci: σ [a] - amplituda střídavého napětí (MPa), Cf - koeficient kvality povrchu, σ [-1] - mez únavy materiálu měděné trubky (MPa), bráno jako 0.4 0,5 meze kluzu, Nf - únavová životnost (krát), m-index únavové pevnosti, brána jako 34, [σ] - dovolené střídavé napětí (MPa), brána jako 0,6~ 0,7 meze kluzu. Z toho lze odhadnout minimální potřebnou tloušťku stěny.
Aby byla zajištěna bezpečnost a spolehlivost měděných trubek v náročných pracovních podmínkách, jako je vysoká teplota, vysoký tlak a vibrace, měl by být návrh obecně vypočten samostatně podle výše uvedených tří metod a maximální hodnota by měla být zvolena jako jmenovitá tloušťka stěny. měděné trubky.
4, Závěr
Výběr a návrh měděných trubek pro chladicí systémy je systematický projekt, který vyžaduje komplexní zvážení různých faktorů, jako jsou materiály, zpracování, připojení, instalace a použití. Při navrhování by měl být materiál, stav a specifikace měděných trubek vhodně zvoleny na základě chladicí kapacity systému, pracovní tekutiny, teploty, tlaku a dalších parametrů. Určení tloušťky stěny měděné trubky vyžaduje ověření a výpočet z hledisek, jako je tlaková únosnost, odolnost vůči tekutinám, únava vibrací atd., aby byla zajištěna bezpečnost, spolehlivost a hospodárnost systému.
Je třeba zdůraznit, že vzorec pro výpočet tloušťky stěny uvedený v tomto článku je pouze orientační. Při skutečném návrhu je třeba vzít v úvahu také vliv faktorů, jako je poloměr ohybu měděné trubky, rozteč podpěr a způsob připojení. Návrháři by měli včas porozumět nejnovějším standardům a technologickému vývoji měděných trubek a tvarovek, zlepšit metody návrhu a zlepšit kvalitu návrhu. Současně je nutné posílit kontrolu procesu výstavby, přísně dodržovat specifikace pro přepravu, skladování, zpracování, připojení a systémovou instalaci a uvádění měděných trubek do provozu, aby byl zajištěn bezpečný a efektivní provoz chladicího systému.
