مبادئ التصميم المثلى لأنابيب نظام التبريد السائل

تعمل خطوط أنابيب التبريد السائل في المقام الأول على إنشاء وصلات بين مصدر التبريد السائل والمعدات، من قطعة من المعدات إلى أخرى، وبين المعدات وخطوط الأنابيب الأخرى، باستخدام وصلات خراطيم مرنة (صلبة). تأتي خطوط الأنابيب هذه في نوعين: الخراطيم المرنة والأنابيب المعدنية.

أمثلة على الواجهة

يتميز أحد طرفي خط الأنابيب بسن لولبي داخلي، بينما يعرض الطرف الآخر سن لولبي خارجي. يستخدم كلا الطرفين طريقة ختم مخروطية بزاوية 74 درجة.

يحتوي كلا طرفي خط الأنابيب على خيوط داخلية تستخدم مانع تسرب كروي بزاوية 60 درجة.

اللوالب الخارجية: اللوالب المترية والبريطانية ولوالب الأنابيب. تشمل طرق الختم 74°، و60°، وموانع التسرب المخروطية 24°، وتقنيات ختم أخرى.

اللوالب الداخلية: اللوالب المترية والبريطانية ولوالب الأنابيب. تشمل طرق الختم: 74°، و60°، وموانع التسرب المخروطية 24°، وتقنيات ختم أخرى.

وصلات معبدية شائكة: يتم تصميم البُعد الدائري الخارجي للشائكة وفقاً لخط أنابيب المستخدم.

شفة: هيكل صفيحة مربعة؛ حواف الأكمام القياسية، الحواف القياسية، إلخ.

تعليمات اختيار خط أنابيب التبريد السائل

تُستخدم أنابيب التبريد السائل في المقام الأول لإنشاء وصلات بين مصدر التبريد السائل والمعدات، من قطعة من المعدات إلى أخرى، وبين المعدات وخطوط الأنابيب الأخرى، باستخدام وصلات خرطوم مرنة (صلبة).

يؤثر اختيار خط الأنابيب على عمره الافتراضي وموثوقيته وقابليته للصيانة وخصائص الأداء الأخرى. وينبغي مراعاة العوامل التالية عند الاختيار:

1. ضغط العمل الأقصى:

يجب ألا يتجاوز ضغط التشغيل الأقصى لخط الأنابيب قيمة ضغط التشغيل الأقصى لمواصفات خط الأنابيب المحدد (يجب حجز هامش معين).

2. درجة حرارة التشغيل:

اختر بناءً على درجة حرارة البيئة الفعلية ودرجة حرارة التشغيل الفعلية لخط الأنابيب. يجب أن يكون نطاق درجة حرارة التشغيل ضمن نطاق درجة الحرارة المطبقة لمواصفات خط الأنابيب المحدد.

3. قطر خط الأنابيب:

اختر بناءً على معدل التدفق وحجم السرعة المطابقين للنظام.

4. طريقة خط الأنابيب المشترك:

اختر وفقًا لحالة الاستخدام الفعلي للمستخدم.

5. وسط سائل:

يُرجى الرجوع إلى العينة.

6. التثبيت:

بالنسبة للخراطيم المرنة المستخدمة في البيئات الاهتزازية، يوصى بتثبيتها على فترات تتراوح بين 250 مم إلى 400 مم وفقًا لحجم قطر الأنبوب. واعتمادًا على الحالة الفعلية، يمكن استخدام المشابك القياسية أو لفات الربط للتثبيت.

I. المبادئ الأساسية لتصميم خطوط الأنابيب

1) ضمان توصيل سائل التبريد اللازم إلى المبخر، وبالتالي ضمان قدرة التبريد;

2) التأكد من تدفق غاز التبريد عبر النظام بأقل انخفاض في الضغط، لتجنب فقدان طاقة إضافية;

3) ضمان عودة المبرد وزيت التبريد إلى الضاغط قدر الإمكان دون تراكم في خط الأنابيب، وبالتالي ضمان التشغيل الطبيعي للضاغط;

4) منع سائل التبريد وزيت التبريد من التسبب في تلف الضاغط;

5) ضمان تكاليف معقولة لكل من خط الأنابيب والمبرد.

II. اختيار قطر الأنبوب

عند اختيار قطر الأنبوب، تنطبق اعتبارات مختلفة على أنظمة التبريد ذات الأغراض المختلفة. بالنسبة لتكييف الهواء المريح، الذي يُستخدم عادةً لمدة تتراوح بين 8 و18 ساعة في اليوم، فإن الاستثمار الأولي مهم.

إذا كنت تهدف إلى تقليل انخفاض الضغط عن طريق زيادة قطر الأنبوب بشكل مفرط، فسترتفع تكلفة كل من الأنابيب وشحن المبرد. لذلك، يمكن اختيار حل بتكلفة أقل، شريطة أن يضمن عودة الزيت الكافي وانخفاض ضغط معقول.

بالنسبة لتكييف الهواء الصناعي، خاصةً في غرف الخوادم التي تعمل على مدار الساعة، تكون تكاليف التشغيل أكثر أهمية. في هذه الحالة، يمكن النظر في حل يضمن كفاءة تبريد عالية أثناء عودة الزيت.

III. انخفاض ضغط الأنابيب

أهم عاملين يؤثران على اختيار قطر الأنبوب هما:

01) انخفاض ضغط الأنابيب

02) سرعة تدفق الأنابيب

بالنسبة لنظام تبريد معين، تعني الزيادة في انخفاض الضغط انخفاضًا في تدفق سائل التبريد، مما يقلل من قدرة التبريد. ولزيادة سعة التبريد، يجب زيادة شحنة المبرد للحفاظ على تدفق المبرد الأصلي وبالتالي سعة التبريد الأصلية.

ومع ذلك، للتغلب على انخفاض الضغط المتزايد، يجب زيادة طاقة الضاغط. وقد قدمت شركتنا بعض القيم المرجعية التي توضح أن انخفاض ضغط أنبوب الشفط له تأثير أكبر على النظام من انخفاض ضغط أنبوب العادم.

رابعا. معدل تدفق خطوط الأنابيب

يرتبط معدل التدفق بكل من انخفاض الضغط وعودة الزيت. يؤدي زيت التبريد في نظام التبريد الوظائف التالية:

1. تزييت الأجزاء المتحركة;

2. يبرد الضاغط;

3. يعمل كختم;

4. تشغل آلية التفريغ;

5. تزيل الشوائب وتنظف الأجزاء.

وعلاوة على ذلك، إذا تراكم زيت المبرد في أنابيب التبادل الحراري للمبادل الحراري، فسوف يقلل من قدرة التبادل الحراري للمبادل. ولذلك، يجب إعادة زيت المبرد المتدفق مع المبرد إلى الضاغط قدر الإمكان، وإلا سيؤدي ذلك إلى نفاد الزيت من الضاغط.

يتمتع زيت المبرد وسائل التبريد وسائل التبريد بقابلية ذوبان معينة، بحيث يمكنهما التدفق بسهولة معًا في خط الأنابيب. ومع ذلك، فإن قابلية الذوبان مع غاز التبريد ضعيفة نسبيًا، لذلك يحتاج غاز التبريد إلى الوصول إلى سرعة معينة لدفع تدفق زيت التبريد.

العامل الذي يؤثر على معدل تدفق المبرد هو قطر الأنبوب. فكلما كان القطر أصغر، كلما زادت سرعة المبردات وزيادة حتمية في انخفاض الضغط. ولذلك، فإن انخفاض الضغط وعودة الزيت متناقضان.

لإعادة الزيت بسلاسة، يجب أن تكون سرعة المبرد سريعة. إذا كانت سرعة المبرد سريعة، يكون انخفاض الضغط كبيرًا. لذلك، يجب إيجاد نقطة توازن واختيار قطر الأنبوب المناسب.

سنقدم أولاً طريقة شركتنا في اختيار قطر الأنبوب بناءً على منحنى معدل التدفق. فيما يلي القيم المرجعية لمعدل التدفق لكل جزء من خط الأنابيب.

القيم المرجعية لسرعة التدفق في كل جزء من الأنابيب.

نظرًا لاختلاف مصادر المعلومات، قد تكون بعض القيم المرجعية غير متناسقة. سأحاول هنا تقديم الاعتبارات والمصادر للرجوع إليها، ويمكنك الاختيار وفقاً لذلك أثناء الاستخدام.

تتطلب طريقة اختيار أقطار الأنابيب باستخدام منحنيات معدل التدفق أولاً معرفة سعة التبريد ودرجات الحرارة في كل قسم من الأنابيب (أنبوب العادم، أنبوب الشفط، أنبوب السائل). ثم، استنادًا إلى نطاق الجدول أعلاه وخصائص الغرض من المنتج، تحديد قطر الأنبوب.

V. متطلبات انخفاض الضغط لكل خط أنابيب:

01) أنبوب العادم:

على الرغم من أن انخفاض الضغط في أنبوب العادم ليس له تأثير كبير على قدرة التبريد مثل أنبوب الشفط، إلا أنه يمكن أن يزيد من استهلاك الطاقة. ومن ثم، بالنسبة ل R22، يجب ألا تتجاوز القيمة القصوى 6 رطل لكل بوصة مربعة (0.4 بار).

02) المكثف إلى أنبوب تخزين السائل:

للسماح للسائل بالتدفق خارج المكثف على الفور بعد التكثيف وعدم شغل منطقة التبادل الحراري للمكثف، يتطلب هذا القسم قطر أنبوب أكبر. وهذا يمنع ازدحام سائل التبريد السائل ويضمن تدفق السائل خارج المكثف في الوقت المناسب، وبالتالي تقليل مساحة التكثيف.

03) تخزين السائل إلى أنبوب توصيل صمام التمدد:

والاعتبار الأكثر أهمية في هذا القسم هو تجنب التبخر الوميضي بسبب انخفاض الضغط، خاصةً بالنسبة لخطوط الأنابيب الصاعدة. على سبيل المثال، في حالة R22، على سبيل المثال، مع كل ارتفاع في الضغط بمقدار 0.115 بار لكل متر. مع كل فقدان للضغط بمقدار 0.38 بار، تنخفض درجة حرارة التشبع بمقدار 1 درجة مئوية.

وبالتالي، إذا انخفضت درجة التبريد الفرعي أيضًا بمقدار 1 درجة مئوية، وإذا ارتفع خط الأنابيب بمقدار 10 أمتار، مما يؤدي إلى فقدان ضغط قدره 1.115 بار، تنخفض درجة حرارة تشبع المبرد بمقدار 3 درجات مئوية تقريبًا. وبتجاهل خسائر الضغط الأخرى، تنخفض أيضًا درجة التبريد الفرعي لسائل التبريد بمقدار 3 درجات مئوية. وهذا يعني أن الحد الأدنى لدرجة التبريد الفرعي يجب أن يكون أكبر من 3 درجات مئوية لمنع سائل التبريد من التبخر السريع.

يوضح الجدول أدناه التغير في الضغط عندما تتغير درجة حرارة تشبع السائل بحوالي 0.5 درجة مئوية (1 درجة فهرنهايت) عند درجة حرارة تكثيف 38 درجة مئوية (100 درجة فهرنهايت) (1 رطل لكل بوصة مربعة = 0.069 بار).

4) أنبوب السحب:

وتحدد هذه القناة مباشرةً كمية الهواء في الضاغط وبالتالي تؤثر بشكل كبير على النظام. إذا كان هناك انخفاض كبير في الضغط، فإن الحجم المحدد لغاز التبريد يزداد، وبالتالي يقلل من كتلة نفس الحجم.

وهذا بدوره يقلل من معدل التدفق الكتلي لغاز التبريد المسحوب إلى الضاغط، مما يقلل في النهاية من قدرة التبريد. ووفقاً للمصادر، تنخفض سعة التبريد في R22 بمقدار 11 تيرابايت 3 تيرابايت لكل 1 رطل من الضغط، بينما تنخفض في R410A بمقدار 0.61 تيرابايت 3 تيرابايت.