Principes de conception optimale des tuyauteries des systèmes de refroidissement par liquide

Les conduites de refroidissement liquide servent principalement à établir des connexions entre la source de refroidissement liquide et l'équipement, d'un équipement à l'autre, et entre l'équipement et d'autres conduites, en utilisant des raccords de tuyaux flexibles (rigides). Il existe deux types de canalisations : les tuyaux flexibles et les tuyaux métalliques.

Exemples d'interfaces

L'une des extrémités de la canalisation est dotée d'un filetage interne, tandis que l'autre est dotée d'un filetage externe. Les deux extrémités utilisent une méthode d'étanchéité conique à 74°.

Les deux extrémités de la canalisation sont dotées d'un filetage interne et d'un joint sphérique à 60°.

Filets extérieurs : Filets métriques, filets britanniques et filets de tuyauterie. Les méthodes d'étanchéité comprennent les joints coniques à 74°, 60°, 24° et d'autres techniques d'étanchéité.

Filets internes : Filets métriques, filets britanniques et filets de tuyauterie. Les méthodes d'étanchéité comprennent les joints coniques à 74°, 60°, 24° et d'autres techniques d'étanchéité.

Joints pagodes à barbillons : La dimension circulaire extérieure de l'ardillon est adaptée à la canalisation de l'utilisateur.

Bride : Structure de plaque carrée ; brides à manchon standard, brides standard, etc.

Instructions pour le choix d'une conduite de refroidissement liquide

Les conduites de refroidissement liquide sont principalement utilisées pour établir des connexions entre la source de refroidissement liquide et l'équipement, d'un équipement à l'autre, et entre l'équipement et d'autres conduites, en utilisant des raccords de tuyaux flexibles (rigides).

Le choix de la canalisation a une incidence sur sa durée de vie, sa fiabilité, sa facilité d'entretien et d'autres caractéristiques de performance. Les facteurs suivants doivent être pris en compte lors de la sélection :

1. Pression de service maximale :

La pression de service maximale de la canalisation ne doit pas dépasser la valeur de la pression de service maximale de la spécification spécifique de la canalisation (une certaine marge doit être réservée).

2. Température de fonctionnement :

Le choix se fait en fonction de la température environnementale réelle et de la température de fonctionnement de la canalisation. La plage de température de fonctionnement doit être comprise dans la plage de température applicable de la spécification spécifique de la canalisation.

3. Diamètre de la canalisation :

Le choix se fait en fonction du débit et de la taille de la vélocité adaptés au système.

4. Méthode du joint de tuyauterie :

Choisir en fonction de la situation d'utilisation réelle de l'utilisateur.

5. Milieu fluide :

Veuillez vous référer à l'échantillon.

6. Fixation :

Pour les tuyaux flexibles utilisés dans des environnements vibrants, il est recommandé de les fixer à des intervalles de 250 mm à 400 mm en fonction du diamètre du tuyau. En fonction de la situation réelle, des colliers de serrage standard ou des colliers de serrage peuvent être utilisés pour la fixation.

I. Principes fondamentaux de la conception des conduites

1) Assurer la livraison du liquide réfrigérant nécessaire à l'évaporateur, garantissant ainsi la capacité de refroidissement ;

2) Veiller à ce que le réfrigérant circule dans le système avec une perte de charge minimale, afin d'éviter toute perte de puissance supplémentaire ;

3) Veiller à ce que le réfrigérant et l'huile de refroidissement retournent autant que possible au compresseur sans s'accumuler dans la canalisation, garantissant ainsi le fonctionnement normal du compresseur ;

4) Empêcher le liquide réfrigérant et l'huile de refroidissement d'endommager le compresseur par impact ;

5) Garantir des coûts raisonnables pour le gazoduc et le réfrigérant.

II. Choix du diamètre des tuyaux

Lors du choix du diamètre des tuyaux, les considérations diffèrent selon les objectifs des systèmes de réfrigération. Pour la climatisation de confort, qui est généralement utilisée pendant 8 à 18 heures par jour, l'investissement initial est important.

Si l'on cherche à minimiser la perte de charge en augmentant excessivement le diamètre des tuyaux, le coût de la tuyauterie et de la charge de réfrigérant augmentera. Il est donc possible de choisir une solution moins coûteuse, à condition qu'elle garantisse un retour d'huile suffisant et une perte de charge raisonnable.

Pour la climatisation industrielle, en particulier dans les salles de serveurs qui fonctionnent 24 heures sur 24, les coûts d'exploitation sont plus préoccupants. Dans ce cas, une solution garantissant une efficacité frigorifique élevée pendant le retour de l'huile peut être envisagée.

III. Chute de pression dans la tuyauterie

Les deux facteurs les plus importants qui influencent le choix du diamètre des tuyaux sont les suivants :

01) Perte de charge de la tuyauterie

02) Vitesse d'écoulement de la tuyauterie

Pour un système de réfrigération donné, une augmentation de la perte de charge signifie une diminution du débit de réfrigérant, ce qui réduit la capacité de réfrigération. Pour augmenter la capacité de réfrigération, la charge de réfrigérant doit être augmentée afin de maintenir le débit de réfrigérant initial et donc la capacité de réfrigération initiale.

Toutefois, pour compenser la perte de charge accrue, la puissance du compresseur devra être augmentée. Notre société a fourni quelques valeurs de référence, qui montrent que la perte de charge du tuyau d'aspiration a un impact plus important sur le système que la perte de charge du tuyau d'échappement.

IV. Débit des canalisations

Le débit est lié à la fois à la chute de pression et au retour d'huile. L'huile réfrigérante dans le système de réfrigération remplit les fonctions suivantes :

1. Lubrifie les pièces mobiles ;

2. Refroidit le compresseur ;

3. Agit comme un sceau ;

4. Alimente le mécanisme de déchargement ;

5. Élimine les impuretés et nettoie les pièces.

En outre, si l'huile réfrigérante s'accumule dans les tubes d'échange de chaleur de l'échangeur de chaleur, elle réduira la capacité d'échange de chaleur de l'échangeur. Par conséquent, l'huile réfrigérante qui s'écoule avec le réfrigérant doit être renvoyée dans le compresseur autant que possible, faute de quoi le compresseur manquera d'huile.

L'huile réfrigérante et le liquide réfrigérant ont une certaine solubilité, de sorte qu'ils peuvent facilement circuler ensemble dans la canalisation. Cependant, la solubilité avec le gaz réfrigérant est relativement faible, de sorte que le gaz réfrigérant doit atteindre une certaine vitesse pour entraîner l'écoulement de l'huile réfrigérante.

Le facteur qui affecte le débit du réfrigérant est le diamètre du tuyau. Plus le diamètre est petit, plus la vitesse du réfrigérant est élevée et plus la perte de charge augmente inévitablement. Par conséquent, la perte de charge et le retour d'huile sont contradictoires.

Pour que le retour d'huile se fasse en douceur, la vitesse du réfrigérant doit être rapide. Si la vitesse du réfrigérant est rapide, la chute de pression est importante. Il faut donc trouver un point d'équilibre et choisir un diamètre de tuyau approprié.

Nous allons tout d'abord présenter la méthode utilisée par notre société pour sélectionner le diamètre des conduites sur la base de la courbe de débit. Vous trouverez ci-dessous les valeurs de référence pour le débit de chaque section de la canalisation.

Valeurs de référence pour la vitesse d'écoulement dans chaque segment de conduite.

En raison de la diversité des sources d'information, certaines valeurs de référence peuvent être incohérentes. J'essaierai ici de fournir des considérations et des sources pour votre référence, et vous pourrez choisir en conséquence lors de l'utilisation.

La méthode de sélection des diamètres de tuyaux à l'aide des courbes de débit nécessite tout d'abord la connaissance de la capacité de refroidissement et des températures dans chaque section de tuyau (tuyau d'échappement, tuyau d'aspiration, tuyau de liquide). Ensuite, en fonction de la plage du tableau ci-dessus et des caractéristiques de l'utilisation du produit, il faut déterminer le diamètre du tuyau.

V. Exigences en matière de perte de charge pour chaque canalisation :

01) Tuyau d'échappement :

Bien que la chute de pression dans le tuyau d'échappement n'ait pas un impact aussi important sur la capacité de refroidissement que le tuyau d'aspiration, elle peut augmenter la consommation d'énergie. Par conséquent, pour le R22, la valeur maximale ne doit pas dépasser 6 psi (0,4 bar).

02) Conduite entre le condenseur et le réservoir de liquide :

Pour permettre au liquide de s'écouler du condenseur rapidement après la condensation et de ne pas occuper la zone d'échange de chaleur du condenseur, cette section nécessite un diamètre de tuyau plus important. Cela évite la congestion du réfrigérant liquide et garantit que le liquide peut s'écouler hors du condenseur à temps, réduisant ainsi la zone de condensation.

03) Stockage de liquide vers le tuyau de raccordement du détendeur :

La considération la plus critique pour cette section est d'éviter l'évaporation instantanée due aux chutes de pression, en particulier pour les canalisations ascendantes. Par exemple, avec le R22, chaque mètre d'élévation entraîne une perte de pression de 0,115 bar. Pour chaque perte de pression de 0,38 bar, la température de saturation baisse de 1°C.

Par conséquent, si le degré de sous-refroidissement diminue également de 1°C, et si la canalisation s'élève de 10 mètres, entraînant une perte de pression de 1,115 bar, la température de saturation du réfrigérant diminue d'environ 3°C. En ignorant les autres pertes de pression, le degré de sous-refroidissement du liquide frigorigène diminue également de 3°C. Cela signifie que le degré minimum de sous-refroidissement doit être supérieur à 3°C pour empêcher l'évaporation instantanée du liquide frigorigène.

Le tableau ci-dessous indique la variation de pression lorsque la température de saturation du liquide change d'environ 0,5°C (1°F) à une température de condensation de 38°C (100°F) (1 psi = 0,069 bar).

4) Tuyau d'admission :

Ce conduit détermine directement l'entrée d'air du compresseur et a donc un impact significatif sur le système. S'il y a une chute de pression importante, le volume spécifique du réfrigérant augmente, ce qui réduit la masse du même volume.

Ceci, à son tour, diminue le débit massique du réfrigérant aspiré dans le compresseur, ce qui, en fin de compte, diminue la capacité de refroidissement. Selon les sources, pour chaque perte de pression de 1 psi, la capacité de refroidissement du R22 diminue de 1%, tandis que pour le R410A, elle diminue de 0,6%.