Get Adobe Flash player

Диаметры трубопроводов хладагента.

 

Часто у эксплуатирующего  персонала возникает вопрос: «Почему диаметры трубопроводов хладагента не соответствуют  диаметрам основных узлов к которым они подключены: компрессоров, конденсаторов, воздухоохладителей и т.п. ?»

 

Возможные варианты мнений. Первый: если диаметры трубопроводов меньше, чем диаметры узлов напрашивается вывод, что поставщик решил сэкономить. Второй: если диаметры больше, то «подсунули первое, что было под рукой»… И то и другое мнение может быть ошибочным.

 

 

Проблематика подбора труб по диаметрам основных узлов системы.

Зная объемный расход хладагента, подбирается площадь живого сечения таким образом, чтобы скорость потока в нем была в допустимом диапазоне. Для жидкостных хладоновых труб диапазон скоростей 0,3-1,2м/с, для нагнетательного трубопровода 6-15м/с, для всасывающего трубопровода 6-12м/с. По некоторым источникам рекомендуется скорость жидкости на участке конденсатор-ресивер не более 0,5м/с.

Учитывая тот факт, что диапазон работы некоторых поршневых компрессоров от +5оС до -40 оС, то при этом объемная производительность меняется в 10 раз. Естественно диаметры всасывающих и нагнетательных вентилей будут подобраны заводом-производителем под определенные скорости движения хладагента и скорее всего близкие к максимальным режимам. И если в высокотемпературном режиме диаметры трубопроводов, подобранных по диаметрам запорных вентилей компрессора будут соответствовать рекомендуемому диапазону скоростей, то при низкотемпературном режиме они будут серьезно завышены.

Приблизительно та же история и с теплообменным оборудованием. В зависимости от принятых перепадов температур между охлаждаемой (нагреваемой) средой и кипящим (конденсирующимся) хладагентом производительность может меняться в 2,5 раза, а иногда и более. Диаметры теплообменного оборудования подобраны на некоторую среднюю производительность. Это означает, что при малых объемных расходах эти диаметры окажутся очень большими (а скорость чересчур малой), а при больших объемных расходах эти диаметры окажутся малыми (а скорость слишком большой).

 

На что влияет выбор диаметра трубопровода.

Чтобы разобраться с тем, какие диаметры должны быть, необходимо определить, на что влияет диаметр трубопровода.

1. Очевидно, что с увеличением диаметра возрастает его цена. При одинаковой толщине стенки трубопровода рост цены следующего диаметра составляет 20…25% . При изменении еще и толщины стенки трубы цена растет от 80 до 100%.

2. Как известно из курса гидравлики при движении жидкости (газа) по трубам всегда имеют место потери давления на преодоление сопротивления двух видов – трения и местных сопротивлений. К местным сопротивлениям относят тройники, отводы, вентили, краны, теплообменники и т.д. Суммарные потери давления, возникающие при движении хладагента в трубопроводе должны быть меньше предельно допустимых для данного типа трубопровода. В зависимости от характеристик среды, проходящей через трубопровод, потери давления могут вызывать различные проблемы.

3. С ростом скоростей движения хладагента появляется шум.

 

Проблематика жидкостных трубопроводов.

Чем меньше диаметр трубопровода, тем больше скорость движения среды, проходящей в нем и тем больше потери давления (пропорционально квадрату скорости).

1. Слишком малый диаметр жидкостного трубопровода может привести к потерям давления, достаточным, чтобы вызвать явление преждевременного вскипания хладагента. (Для решения этой проблемы нужно снизить потери давления в жидкостной магистрали, либо повысить переохлаждение жидкости на выходе из конденсатора.

2. Особое внимание следует обращать на то, что при уменьшении диаметра жидкостного трубопровода (при одинаковом массовом расходе) растет не только скорость движения хладагента, но и кинетическая энергия. На этот факт необходимо обратить внимание при больших диаметрах и больших длинах жидкостных магистралей. Рост кинетической энергии порождает гидроудары. Не те, которые вызывают «влажный ход» в компрессоре, а те которые образуются при внезапном прекращении движения хладагента в системе (иногда и при старте). Как правило, при закрытии соленоидного вентиля. Разрушительная энергия гидроудара втягивает трубопроводы жидкого хладагента внутрь камер, приводит в негодность регулирующую арматуру, разрывает трубопроводы в местах соединения (наиболее растянутых местах)…

В тех случаях, когда вместо правильного диаметра подобран на один типоразмер меньше, кинетическая энергия движения хладагента вырастает приблизительно на 60%.

 

Проблематика нагнетательных и всасывающих трубопроводов.

Слишком малые диаметры трубопроводов газа повлекут за собой следующие проблемы:

- шум;

- потери давления, которые могут повлечь за собой потерю производительности компрессора, повышенное энергопотребление, аварийную остановку компрессора по высокому давлению в нагнетательном и по низкому давлению во всасывающем.

Задание оптимального падения давления соответственным понижением температуры насыщенного пара позволяет сохранить эту норму для широкого интервала изменений условий работы холодильной установки, т.к. энергетические затраты на производство холода можно считать находящимися в линейной зависимости от температуры кипения. Во всасывающем трубопроводе между испарителем и компрессором допускается падение давления, которому соответствует понижение температуры насыщенного пара до 1 К для хладоновых установок. При этом снижение производительности не превысит 4%, а энергопотребление повысится на 3%.

В нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором допускается падение давления эквивалентное изменению температуры пара на 0,5 К.

Слишком большие диаметры могут не обеспечить необходимых скоростей движения масла на вертикальных участках.

 

Выводы:

1. Подбор диаметров холодильных трубопроводов должен производиться специалистами строго в соответствии с эксплуатационными режимами. Ошибки чреваты либо потерей производительности, либо аварийными режимами.

2. Определение диаметра трубопровода лучше выполнять, определив диаметр по величине допустимой скорости, а затем корректировать размер, добиваясь того , чтобы падение давления в трубопроводе не превышало норму.

3. Следует брать в расчет не только режимы конечные при которых достигнута температура в охлаждаемом объеме, но и стартовые, когда установка работает с повышенной производительностью.

4. Повышенное внимание следует уделять трубопроводам с большой протяженностью и системам большой и переменной производительностью. Именно в них вышеописанная проблематика проявляется особенно сильно.

 

МСМ.