액체 냉각 시스템 배관을 위한 최적의 설계 원칙

액체 냉각 파이프라인은 주로 액체 냉각원과 장비 사이, 한 장비에서 다른 장비 사이, 장비와 다른 파이프라인 사이를 연성(경질) 호스 연결을 사용하여 연결하는 역할을 합니다. 이러한 파이프라인은 플렉시블 호스와 금속 파이프의 두 가지 유형으로 제공됩니다.

인터페이스 예제

파이프라인의 한쪽 끝에는 내부 나사산이 있고 다른 쪽 끝에는 외부 나사산이 있습니다. 양쪽 끝은 74° 원뿔형 씰링 방식을 사용합니다.

파이프라인의 양쪽 끝에는 60° 구형 조인트 씰을 사용하는 내부 나사산이 있습니다.

외부 스레드: 미터법, 영국식 나사산, 파이프 나사산. 씰링 방법에는 74°, 60°, 24° 원뿔 씰링 및 기타 씰링 기술이 포함됩니다.

내부 스레드: 미터법, 영국식 나사산, 파이프 나사산. 씰링 방법에는 74°, 60°, 24° 원뿔 씰링 및 기타 씰링 기술이 포함됩니다.

가시 파고다 조인트: 바브의 바깥쪽 원형 치수는 사용자의 파이프라인에 따라 조정됩니다.

플랜지: 사각 플레이트 구조; 표준 슬리브 플랜지, 표준 플랜지 등

액체 냉각 파이프라인 선택 지침

액체 냉각 파이프 라인은 주로 유연한(단단한) 호스 연결을 사용하여 액체 냉각원과 장비 간, 장비에서 장비로, 장비와 다른 파이프 라인 간에 연결을 설정하는 데 사용됩니다.

파이프라인의 선택은 수명, 신뢰성, 유지 관리 가능성 및 기타 성능 특성에 영향을 미칩니다. 선택할 때 다음 요소를 고려해야 합니다:

1. 최대 작동 압력:

파이프라인의 최대 작동 압력은 특정 파이프라인 사양의 최대 작동 압력 값을 초과해서는 안 됩니다(일정 여유를 확보해야 함).

2. 작동 온도:

실제 환경 온도와 파이프라인의 작동 온도를 기준으로 선택하세요. 작동 온도 범위는 특정 파이프라인 사양의 해당 온도 범위 내에 있어야 합니다.

3. 파이프라인 직경:

시스템에 맞는 유량과 속도 크기를 기준으로 선택합니다.

4. 파이프라인 조인트 방법:

사용자의 실제 사용 상황에 따라 선택하세요.

5. 유체 매체:

샘플을 참조하세요.

6. 고정:

진동이 심한 환경에서 사용되는 플렉시블 호스의 경우, 파이프 직경 크기에 따라 250mm~400mm 간격으로 고정하는 것이 좋습니다. 실제 상황에 따라 표준 클램프 또는 타이 랩을 사용하여 고정할 수 있습니다.

I. 파이프라인 설계의 기본 원칙

1) 필요한 냉매 액체가 증발기에 전달되어 냉각 용량이 보장되는지 확인합니다;

2) 추가적인 전력 손실을 방지하기 위해 냉매가 최소 압력 강하로 시스템을 통과하는지 확인합니다;

3) 냉매와 냉각 오일이 파이프 라인에 축적되지 않고 가능한 한 압축기로 되돌아가도록 하여 압축기의 정상적인 작동을 보장합니다;

4) 냉매 액체와 냉각 오일이 압축기에 충격 손상을 입히지 않도록 하세요;

5) 파이프 라인과 냉매 모두에 대한 합리적인 비용을 확보하세요.

II. 파이프 직경 선택

파이프 직경을 선택할 때는 용도가 다른 냉동 시스템에 따라 다른 고려 사항이 적용됩니다. 일반적으로 하루에 약 8~18시간 동안 사용하는 쾌적 에어컨의 경우 초기 투자가 중요합니다.

배관 직경을 과도하게 늘려 압력 강하를 최소화하려는 경우 배관 및 냉매 충전 비용이 모두 상승합니다. 따라서 충분한 오일 회수율과 합리적인 압력 강하를 보장하는 경우 비용이 저렴한 솔루션을 선택할 수 있습니다.

산업용 공조, 특히 24시간 가동되는 서버실의 경우 운영 비용이 더 큰 관심사입니다. 이 경우 오일 회수 시 높은 냉동 효율을 보장하는 솔루션을 고려할 수 있습니다.

III. 배관 압력 강하

파이프 직경 선택에 영향을 미치는 가장 중요한 두 가지 요소는 다음과 같습니다:

01) 배관 압력 강하

02) 배관 유속

특정 냉동 시스템의 경우 압력 강하가 증가하면 냉매 흐름이 감소하여 냉동 용량이 감소합니다. 냉장 용량을 늘리려면 냉매 충전량을 늘려 원래의 냉매 흐름을 유지하여 원래의 냉장 용량을 유지해야 합니다.

그러나 증가된 압력 강하를 극복하려면 압축기 출력을 높여야 합니다. 당사는 흡입 파이프 압력 강하가 배기관 압력 강하보다 시스템에 더 큰 영향을 미친다는 것을 보여주는 몇 가지 기준값을 제공했습니다.

IV. 파이프 라인의 유량

유량은 압력 강하와 오일 회수 모두와 관련이 있습니다. 냉동 시스템의 냉매 오일은 다음과 같은 기능을 수행합니다:

1. 움직이는 부품에 윤활유를 바릅니다;

2. 압축기를 냉각합니다;

3. 봉인 역할을 합니다;

4. 언로드 메커니즘에 전원을 공급합니다;

5. 불순물을 제거하고 부품을 청소합니다.

또한 냉매 오일이 열교환기의 열교환 튜브에 축적되면 열교환기의 열교환 용량이 감소합니다. 따라서 냉매와 함께 흘러 나오는 냉매 오일은 가능한 한 압축기로 반환되어야하며 그렇지 않으면 압축기의 오일이 부족해질 수 있습니다.

냉매 오일과 냉매 액체는 일정한 용해도를 가지고 있기 때문에 파이프 라인에서 쉽게 함께 흐를 수 있습니다. 그러나 냉매 기체와의 용해도는 상대적으로 낮기 때문에 냉매 기체가 일정 속도에 도달해야 냉매 오일의 흐름을 유도할 수 있습니다.

냉매의 유량에 영향을 미치는 요소는 파이프의 직경입니다. 직경이 작을수록 냉매 속도가 빨라지고 압력 강하가 불가피하게 증가합니다. 따라서 압력 강하와 오일 리턴은 모순입니다.

오일을 원활하게 반환하려면 냉매 속도가 빨라야 합니다. 냉매 속도가 빠르면 압력 강하가 커집니다. 따라서 균형점을 찾아 적절한 파이프 직경을 선택해야 합니다.

먼저 유량 곡선을 기준으로 배관 직경을 선택하는 당사의 방법을 소개합니다. 아래는 파이프라인의 각 구간별 유량에 대한 기준값입니다.

각 파이프 세그먼트의 유속에 대한 참조 값입니다.

다양한 정보 출처로 인해 일부 기준값이 일치하지 않을 수 있습니다. 여기에서는 참고할 수 있는 고려 사항과 출처를 제공하려고 하며, 사용 중에 그에 따라 선택할 수 있습니다.

유량 곡선을 사용하여 배관 직경을 선택하는 방법은 먼저 각 배관 섹션(배기관, 흡입관, 액체관)의 냉각 용량과 온도에 대한 지식이 필요합니다. 그런 다음 위 표의 범위와 제품 용도의 특성에 따라 파이프 직경을 결정합니다.

V. 각 파이프라인에 대한 압력 강하 요구 사항:

01) 배기관:

배기관의 압력 강하는 흡입관만큼 냉각 용량에 큰 영향을 미치지는 않지만 전력 소비를 증가시킬 수 있습니다. 따라서 R22의 경우 최대값이 6psi(0.4bar)를 초과하지 않아야 합니다.

02) 콘덴서-액체 저장 파이프:

응축 후 액체가 콘덴서에서 즉시 흘러나오고 콘덴서의 열교환 면적을 차지하지 않도록 하려면 이 섹션의 파이프 직경이 커야 합니다. 이렇게 하면 액체 냉매의 정체를 방지하고 액체가 콘덴서에서 제때 흘러나올 수 있어 응축 면적을 줄일 수 있습니다.

03) 팽창 밸브 연결 파이프에 액체 저장:

이 섹션에서 가장 중요한 고려 사항은 특히 상승하는 파이프라인의 경우 압력 강하로 인한 플래시 증발을 방지하는 것입니다. 예를 들어, R22의 경우 1미터 상승할 때마다 0.115bar의 압력 손실이 발생합니다. 0.38bar의 압력 손실이 발생할 때마다 포화 온도는 1°C씩 떨어집니다.

결과적으로 과냉각 정도도 1°C 떨어지고 파이프 라인이 10미터 상승하여 1.115bar의 압력 손실이 발생하면 냉매의 포화 온도는 약 3°C 떨어집니다. 다른 압력 손실을 무시하면 냉매 액체의 과냉각 정도도 3°C 정도 떨어집니다. 이는 냉매 액체가 급격히 증발하는 것을 방지하려면 최소 과냉각 정도가 3°C 이상이어야 함을 의미합니다.

아래 표는 38°C(100°F)의 응축 온도에서 액체의 포화 온도가 약 0.5°C(1°F) 변화할 때의 압력 변화를 보여줍니다(1psi = 0.069bar).

4) 흡기 파이프:

이 도관은 컴프레서의 공기 흡입구를 직접 결정하므로 시스템에 큰 영향을 미칩니다. 상당한 압력 강하가 발생하면 냉매의 비부피가 증가하여 동일한 부피의 질량이 감소합니다.

이는 결국 컴프레서로 유입되는 냉매의 질량 유량을 감소시켜 궁극적으로 냉각 용량을 감소시킵니다. 자료에 따르면, 압력이 1psi 감소할 때마다 R22의 냉각 용량은 1%씩 감소하고, R410A의 경우 0.6%씩 감소한다고 합니다.