制冷管道設(shè)計氟管道布置

除共性的東西外，氟利昂的溶油性導(dǎo)致了氟系統(tǒng)與氨系統(tǒng)管路布置有所不同。隨著氟的流動潤滑油將遍及所有有氟的設(shè)備和管道，讓油隨著制冷劑的流動順利返回壓縮機(jī)是氟系統(tǒng)管路設(shè)計的一個主要任務(wù)，管道布置也是圍繞著這一問題進(jìn)行的。

氟系統(tǒng)回氣管不僅要完成向壓縮機(jī)輸送低壓氣體的任務(wù)，而且還要借助管內(nèi)氣體流速將蒸發(fā)器內(nèi)的潤滑油帶回壓縮機(jī)。回氣管布置方式很多，總的目的都是在工作時使?jié)櫥湍芫獾胤祷貕嚎s機(jī)且不發(fā)生回液現(xiàn)象。布置時應(yīng)從以下幾方面考慮。

為了便于回油，回氣管水平部分應(yīng)有0.5%~1.0%的坡度，坡向壓縮機(jī)。

2.液囊

回氣管上避免出現(xiàn)"液囊"。如布置中出現(xiàn)液囊，在輕負(fù)荷或停機(jī)時，油和氟液就會滯留于此形成液封，增大管道壓降，重新啟動時油和液體就容易進(jìn)入壓縮機(jī)而引起油擊或液擊。

3.回油彎(存油彎)

上升回氣立管中的帶油速度，只有在建立了必要的帶油條件時才便于將油帶走。一般是在蒸發(fā)器出口上升回氣立管的底部設(shè)置一個U形彎頭，俗稱"回油彎"，蒸發(fā)器內(nèi)積存的油流入回油彎內(nèi)積在彎頭底部使回油彎與立管連接處附近流通截面減少，流速加快，以利于連續(xù)帶油上升至水平回氣管。在設(shè)計制作回油彎時，要盡量做小，以便于油的提升和避免產(chǎn)生較大的壓降。實驗表明，只要機(jī)器工作，回油彎中的回油方式就不是先形成油封、后消除油封、再形成油封式的間斷回油，而是始終沒有油封形成的連續(xù)回油。

4.雙上升回氣立管

對于帶有卸載裝置的壓縮機(jī)或幾個壓縮機(jī)并聯(lián)運行時，用最小負(fù)荷選配上升立管管徑，雖能滿足最小帶油速度，但在滿負(fù)荷運行時壓降很大，在機(jī)器負(fù)荷變化不大的情況下，可通過增大水平管段、下降管段管徑的辦法來維持回氣管總壓降不變，這時只要水平管內(nèi)流速不太小，并有一定坡度坡向壓縮機(jī)，油就可順利返回。但在機(jī)器負(fù)荷變化較大的系統(tǒng)中，用上述方法就難以維持總壓降你變，這時宜采用"霜上升回氣立管"加以解決。

5.回氣管與壓縮機(jī)的連接

在壓縮機(jī)吸入口附近的回氣管上不要設(shè)置回油彎，以免出現(xiàn)液囊，造成機(jī)器重新啟動時發(fā)生濕行程。對于多臺壓縮機(jī)并聯(lián)連接方案，應(yīng)使回到水平回氣總管中的油能均勻地返回每一臺壓縮機(jī)，特別注意防止回氣總管中的油液進(jìn)入停止工作的壓縮機(jī)中。

并聯(lián)壓縮機(jī)與回氣總管連接時，在回氣總管上設(shè)一集管，各支管由集管上部接入，支管端頭加工成坡口，以便回到集管中的油能及時被任一臺工作中的壓縮機(jī)吸走。為回油均勻，要求支管坡口角度一致、深度相同。有時為了解決各壓縮機(jī)回油不均勻問題，可在曲軸箱上部與下部設(shè)均壓管與均油管，并在該管上加設(shè)閥門。

6.回氣管與蒸發(fā)器的連接

根據(jù)蒸發(fā)器與壓縮機(jī)高度位置的不同，布置方案有以下幾種:

(1)蒸發(fā)器高于壓縮機(jī)

蒸發(fā)器設(shè)在壓縮機(jī)上面，在停止工作時，蒸發(fā)器中的油液會自行流入壓縮機(jī)，造成再次開機(jī)時的油擊或其他事故。所以該方案只能在供液很少或停機(jī)前關(guān)閉供液以使停機(jī)時無油液下流或在自動控制中采取措施的情況下才能使用。

經(jīng)常采用的方案有以下三種:

①一組蒸發(fā)器時的連接。在蒸發(fā)器出口設(shè)上升回氣立管至蒸發(fā)器的頂部(根據(jù)供液情況，也可升至稍高于蒸發(fā)器工作液面的某一高度)再接至壓縮機(jī)。在蒸發(fā)器的出口側(cè)，伸出一段坡度與制冷劑流向一致的水平短管，用以安裝熱力膨脹閥的感溫包，然后再設(shè)回油彎。

②位于不同標(biāo)高的蒸發(fā)器回氣管的連接。注意不要使用來自上邊蒸發(fā)器內(nèi)的油液流入下邊蒸發(fā)器中。

③三組相同標(biāo)高并聯(lián)蒸發(fā)器的連接。為防止油液由一組蒸發(fā)器流入另一組蒸發(fā)器，在每組蒸發(fā)器的出口接出一水平短管，向下接入共同的水平回氣管，在該水平回氣管的末端設(shè)回油彎及上升立管;而對負(fù)荷變化較大的系統(tǒng)，則可設(shè)雙上升回氣立管。

(2)蒸發(fā)器低于壓縮機(jī)

蒸發(fā)器設(shè)在壓縮機(jī)下方時的管路連接方式與上述基本相同，主要考慮的是蒸發(fā)器的回油和防止油液串流。需要指出的是，上升立管并不能任意長。當(dāng)上升立管較長時，以每個8m左右或更短距離設(shè)一回油彎分級提升，以利回油。

(3)上下均有蒸發(fā)器而壓縮機(jī)位于中間的管路連接。

7.回氣管與熱交換器的連接

回氣管與熱交換器的連接應(yīng)有利于回油，熱交換器應(yīng)裝在水平或下降回氣管上，你的設(shè)在上升回氣立管上。為增強(qiáng)換熱，進(jìn)、出液和進(jìn)、出氣管宜逆流連接，以增大換熱溫差。

8.吸氣管與低壓循環(huán)桶的連接

在氟泵供液系統(tǒng)中，由蒸發(fā)器返回的油隨氣體進(jìn)入低壓循環(huán)貯液桶，吸氣管除輸送氣體外，還需將低壓循環(huán)桶內(nèi)的油送回壓縮機(jī)。其做法是利用低壓下氟油混合溶液兩層分離的特點，在進(jìn)液面的富油層處引出1~3根回油管至吸氣管，利用低壓氣體的流速將油引射至吸氣總管返回壓縮機(jī)。

排氣管是指從壓縮機(jī)排出口至冷凝器進(jìn)氣口之間的高壓氣體管道。對將壓縮機(jī)、油分離器、冷凝器等組裝成一整體的壓縮冷凝機(jī)組來說，無需對排氣管進(jìn)行設(shè)計布置。

①壓縮機(jī)停止運轉(zhuǎn)時，排氣管內(nèi)冷凝下來的氟液和不得流回壓縮機(jī)，排氣管較長或環(huán)境溫度較低的地方更應(yīng)注意。

②多臺并聯(lián)壓縮機(jī)的排氣不應(yīng)互相碰撞，以減少流動阻力。

③隨工作壓縮機(jī)排氣排出的油不得流入停止工作壓縮機(jī)的機(jī)頭，以免造成該機(jī)啟動困難。

④水平管段應(yīng)有≥1℃的坡度，坡向油分離器或冷凝器。

2.連接

(1)設(shè)油分離器時排氣管的連接

系統(tǒng)有油分離器時，應(yīng)將上升排氣立管設(shè)在油分離器之后，油分離器后的上升立管不需設(shè)置回油彎和考慮帶油速度問題，可簡化設(shè)計。

(2)不設(shè)油分離器時排氣管的連接

不設(shè)油分離器時，上升排氣管也應(yīng)考慮一定的帶油速度并設(shè)回油彎。

上升立管較長時，可采用分級提升。

2.高壓液體管

高壓液體管系指貯液器或冷凝器至節(jié)流閥段的液體管。在這段管路中，氟液和潤滑油處于互溶狀態(tài)，即使是流速很低也不會分離。本管段需要解決的是如何防止或減少閃發(fā)氣體產(chǎn)生的問題。在氟系統(tǒng)的液體管上，多設(shè)有干燥過濾器和自控元件，加之氟利昂密度大，使管路產(chǎn)生較大的摩擦阻力和局部阻力;液位差的存在也會產(chǎn)生較大的阻力損失;還有周圍環(huán)境溫度的影響等。閃發(fā)氣體的產(chǎn)生，會帶來一系列不良影響。如閃發(fā)氣體在液管內(nèi)的出現(xiàn)，會使流阻增大而促進(jìn)閃發(fā)氣體更多地產(chǎn)生;帶有閃發(fā)氣體的制冷劑進(jìn)入節(jié)流閥，實際上等于減少了節(jié)流孔的流通面積，使供液量降低;節(jié)流后制冷劑中閃發(fā)氣體量進(jìn)一步增加，使并聯(lián)蒸發(fā)器供液不均等。

由上述分析可知，防止高壓液體管中產(chǎn)生閃發(fā)氣體是十分重要的。摩擦、局部阻力可通過擴(kuò)大管徑、減少閥件等措施加以改善，但液位差的存在是無法減少的阻力損失。防止高壓液體管中出現(xiàn)閃發(fā)氣體的主要手段是在此段管路上加設(shè)熱交換器或過冷器等對液體過冷，以消除或減少可能產(chǎn)生的閃發(fā)氣體。

對幾臺高度不同的蒸發(fā)器并聯(lián)供液時，應(yīng)將較低位置蒸發(fā)器的進(jìn)口放得比三通管的出口支管高一些，以便閃發(fā)氣體分散進(jìn)入不同蒸發(fā)器。

3.低壓液體管

低壓液體管是指由節(jié)流閥到蒸發(fā)器的供液管段。這段管道設(shè)計中應(yīng)注意能向各蒸發(fā)器均勻供液，且有利于回油。

(1)與熱力膨脹閥的連接

直接膨脹供液多用熱力膨脹閥節(jié)流。熱力膨脹閥宜靠近蒸發(fā)器布置，閥前一般設(shè)有電磁閥，當(dāng)不需要供液時用以切斷供液，以免停機(jī)后繼續(xù)向蒸發(fā)器供液，不利于下次開機(jī)。為了清洗過濾器、檢修熱力膨脹閥和電磁閥時不影響工作，可增設(shè)截止閥并并聯(lián)一只手動節(jié)流閥，必要時手動供液。

(2)與冷卻排管的連接

蒸發(fā)器為冷卻排管時，為防止各個通路供液不均勻，以每只熱力膨脹閥只向一個通路供液的單路供液系統(tǒng)為宜。為便于回油，采用上進(jìn)下出供液流向。一只熱力膨脹閥向幾個并聯(lián)通路供液時，要求各通路阻力盡量平衡，必要時采用分液器配液。

(3)與冷風(fēng)機(jī)的連接

冷風(fēng)機(jī)多為定型產(chǎn)品，常見的多為通路并聯(lián)結(jié)構(gòu)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計時可用一只或兩只熱力膨脹閥向一臺冷風(fēng)機(jī)供液。為使供液均勻，冷風(fēng)機(jī)多用分液器對各并聯(lián)支路配液。鑒于分液器阻力很大，應(yīng)選用外平衡熱力膨脹閥。

向系統(tǒng)充注制冷劑，小系統(tǒng)可通過吸氣閥多用通道進(jìn)行，較大系統(tǒng)則在高壓液體管上加充液接頭，這樣，既可在制冷劑進(jìn)入系統(tǒng)前先凈化，也可避免充注時發(fā)生液擊現(xiàn)象。

(1)管材

氨制冷系統(tǒng)的管子應(yīng)采用無縫鋼管，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《流體輸送用無縫鋼管》GB/T8163--1999的要求:根據(jù)關(guān)內(nèi)的最低工作溫度選用鋼號;管道的設(shè)計壓力應(yīng)采用2.5MPa(表壓);管壁厚度可參照相關(guān)參數(shù)選用，其厚度要能滿足氨制冷系統(tǒng)工作壓力對壁厚的要求。

(2)閥件

制冷管道系統(tǒng)應(yīng)采用氨專用閥門，其公稱壓力不應(yīng)小于2.5MPa(表壓)，并不得有銅質(zhì)和鍍鋅、鍍錫的零配件。閥門應(yīng)有倒關(guān)閥座，閥開足后能在運行中更換填料。

(3)連接件

氨系統(tǒng)管道主要用焊接，必要的地方也可采用法蘭連接，但法蘭應(yīng)帶凹凸口。兩根管子作T形連接時，若管徑相同，應(yīng)在接合部加一段較粗的管子，并應(yīng)做順流向的彎頭。

2.管道布置的要求

(1)各種管道的撓度不應(yīng)大于1/400。

(2)低壓管道直線段超過100m，高壓管道直線段超過50m時，應(yīng)采用伸縮彎等補償裝置。

(3)管道穿過建筑物的沉降縫、伸縮縫、墻及樓板時，應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

(4)放空氣器、集油器、排液桶等的減壓管應(yīng)接在氣液分離裝置的回氣入口之前，不應(yīng)直接接在壓縮機(jī)的吸氣管上。

(5)連接壓縮機(jī)的管道不應(yīng)與建筑物結(jié)構(gòu)剛性連接。

(6)連接壓縮機(jī)、設(shè)備的管道應(yīng)有足夠補償變形的彎頭。

(7)液體管應(yīng)避免形成"氣囊"，氣體管應(yīng)避免形成"液囊"。

(8)系統(tǒng)管道的坡度宜按相關(guān)規(guī)定采用。

(9)溶霜用熱氨管應(yīng)連接在除油裝置以后，并應(yīng)包耐高溫隔熱材料，其起端應(yīng)裝設(shè)截止閥和壓力表。

(10)在管道系統(tǒng)中，應(yīng)考慮能從任何一個設(shè)備中將氨抽走。

3.管道布置

(1)機(jī)器間吸、排氣管的布置

吸、排氣管是機(jī)器間的主要管道，其布置形式與機(jī)器布置形式有關(guān)，雙列式采用架空式，單列式采用沿墻式。并聯(lián)壓縮機(jī)吸、排氣支管與總管的連接應(yīng)從總管的上面或側(cè)上方接入，以防回液和減少流動阻力，并應(yīng)沿制冷劑流向彎曲。還可在排氣支管上設(shè)止回閥，用以防止排氣端進(jìn)液，減少壓縮機(jī)的操作調(diào)整。

一臺機(jī)器為兩個以上蒸發(fā)回路配置時，可在壓縮機(jī)吸氣管上并聯(lián)一根管道與另一蒸發(fā)回路的吸氣總管相接，這種接法操作方便，使用靈活，應(yīng)用較普遍。

(2)機(jī)房內(nèi)其他管道的布置

機(jī)房內(nèi)設(shè)備較多，設(shè)備之間的連接管道也較多，它們應(yīng)盡量集中布置，并用管架固定在墻上或用吊架固定在屋頂。管道集中布置時的原則是:水平布置時管徑大的靠墻，支管少的靠墻;垂直布置時，熱管在上冷管在下，管徑大的在上管徑小的在下，有隔熱的在上無隔熱的在下。同時，要考慮到把包隔熱的放在一起等等。出現(xiàn)矛盾時應(yīng)綜合考慮確定。

(3)室外管道布置

室外設(shè)備主要有油分離器、冷凝器、貯液器和放空氣器等。室外設(shè)備之間、室外設(shè)備和室內(nèi)設(shè)備之間的管道連接，要用落地支架固定，集中通過機(jī)房墻上的預(yù)留洞進(jìn)入機(jī)房。管架布置時盡量避免阻擋操作通道。室內(nèi)外管道標(biāo)高不同時，應(yīng)盡量減少大管徑管道的彎曲次數(shù)。

(4)管道通過人行道時的布置

管道通過人行道時，管底離地面凈高不小于3m;通過行車道時，凈高不得小于4.5m。

管徑確定是制冷系統(tǒng)設(shè)計中的重要一環(huán)，管徑確定得合理與否，直接影響到整個系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量。管徑的選擇決定于管內(nèi)的壓力降和流速，實際上是一個初投資和經(jīng)常運轉(zhuǎn)費用的綜合問題。對于氟系統(tǒng)管徑確定，除上述因素外，尚應(yīng)考慮回油問題，選出合適的管徑，保證順利回油。

在工程設(shè)計中，一般是采用限定管段流動阻力損失來確定對應(yīng)管徑的大小，對應(yīng)阻力所產(chǎn)生的飽和溫度降約為0.5~1℃。

公式計算法是根據(jù)制冷管道允許流速、允許壓力降的大小進(jìn)行計算確定管徑的方法。其計算步驟為:

1.計算管道內(nèi)徑

2.初選管徑

根據(jù)計算結(jié)果由管材表選取管徑。

3.計算壓力降

公式計算法較精確，但計算繁瑣。線算圖法雖然精確度不如計算法，但方法簡便，用于工程計算中已足夠用。

(1)回氣管管徑

回氣管由水平管段、立管段組成?；貧夤苤袎航荡?，將使吸氣壓力降低，吸入氣體比體積增大，導(dǎo)致輸氣系數(shù)下降，直接影響到制冷能力。所以，一般把該管段中的壓降控制在相當(dāng)于飽和溫降1℃。

對于上升回氣立管，還應(yīng)考慮帶油速度問題。該管段中若流速過小，游離在回氣中的油滴將流回蒸發(fā)器，使蒸發(fā)器內(nèi)的油越積越多。因此，上升立管中必須保持一定的流速，借以帶油返回壓縮機(jī)，且速度越大，帶油效果越好。但流速增大必然會導(dǎo)致流阻增加，所以，為了做到既能帶油上升又不致使阻力過大，管內(nèi)流速一般取其滿足帶油的最小值，稱其為"最小帶油速度"，氣體就能帶油上升。據(jù)資料介紹，前蘇聯(lián)上升回氣立管中的最小帶油速度為8m/s，上升排氣立管中的最小帶油速度為7.5、m/s，可供參考。

為了使用方便，可根據(jù)上升立管的最小帶油速度，按節(jié)流閥前液體溫度為40℃的條件，換算成上升立管的最小制冷量來確定該立管的最大內(nèi)徑。

需要說明的是，由于回氣管承擔(dān)著從蒸發(fā)器回油至壓縮機(jī)的任務(wù)，因此，回氣管的確定是氟管的重點，而上升回氣立管又是回氣管中的關(guān)鍵管段，所以上升回氣立管必須選好。

(2)排氣管管徑

排氣管中的壓降對制冷量的影響較小，對壓縮機(jī)功耗的影響較大。一般情況下，把排氣管中的壓降控制在相當(dāng)于飽和冷凝壓力差0.5℃，即冷凝溫度為40℃時，R22的允許壓力降為0.0189MPa。

對于上升排氣立管，也要有一定的帶油速度。需要說明的是，上升排氣立管僅指不設(shè)油分離器時壓縮機(jī)至冷凝器之間的管段，以及設(shè)油分離器時壓縮機(jī)至油分離器之間的排氣上的上升立管。對于油分離器至冷凝器之間的上升立管，可不考慮帶油問題，以簡化設(shè)計。

(3)液體管管徑

液體管分三段:下液管、高壓液體管、低壓液體管。

①下液管。下液管系指冷凝器至貯液器的泄液管。下液管應(yīng)該通暢，以保證冷凝液及時流入貯液器，以免積存在冷凝器內(nèi)使冷凝面積減少。同時，貯液器內(nèi)的氣體也可通過它進(jìn)入冷凝器。

②高壓液體管。貯液器至節(jié)流閥的液體管段也稱高壓液體管。該管段除摩擦阻力、局部阻力外，尚應(yīng)包括液位差引起的壓降。

③低壓液體管。低壓液體管是指節(jié)流閥至蒸發(fā)器之間的供液管道。液體節(jié)流后，其流動阻力比單純液體大很多，這一管段一般較短，管徑可參照熱力膨脹閥的出口或蒸發(fā)器的入口確定，也可按高壓液體管加大一檔使用。

2.氨管經(jīng)

氨管中沒有回油問題，所以管徑確定比氟管簡單，其線算圖的使用方法是:

①根據(jù)工況條件確定選用的線算圖。

②由管道設(shè)計時的工況負(fù)荷、管子當(dāng)量長度，確定設(shè)計管道的公稱直徑。

③根據(jù)計算得到的公稱直徑，選定無縫鋼管的規(guī)格。

④不同工況條件下的修正。建立的線算圖都有一定的使用工況，當(dāng)設(shè)計工況和建立線算圖的工況不一致時，使用前應(yīng)對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修正。

其他蒸發(fā)溫度用的線算圖，可從相關(guān)手冊中查取。

管架的作用是固定管道。制冷系統(tǒng)的管道，特別是吸、排氣管，因受壓縮機(jī)的脈沖震動，必須加以緊固，否則會因長期受震動而產(chǎn)生松動、開裂，從而引起泄漏。此外，管道應(yīng)有強(qiáng)度和剛度的要求，若在一定間距內(nèi)不加以緊固，會造成彎曲變形甚至破壞，致使整個制冷裝置不能正常工作。所以，應(yīng)做好管道的固定。

制冷工程常用半固定支(吊)架，用一根扁鋼或圓鋼做成管卡，兩端用螺母將管道緊固在支架上。當(dāng)管道因溫度變化而產(chǎn)生變形時，能克服管卡的側(cè)壓力而在軸向產(chǎn)生較小的位移，避免管道截面產(chǎn)生過大應(yīng)力。

管道支架的最大間距應(yīng)滿足以下兩方面的要求:一是防止管道因受垂直作用力造成彎曲破壞，滿足管道的強(qiáng)度要求;二是對于有坡度要求的管道，為了防止撓度過大引起管內(nèi)積存液體，影響系統(tǒng)的正常工作，應(yīng)有撓度不大于坡度的要求，即需滿足管道的剛度要求。通常無縫鋼管管道支架的間距不做計算，可由相關(guān)"管道支點最大間距表"查出。除按正常要求確定支架間距外，在管件或管道彎頭部位要增設(shè)加固點，同時要求支點距彎頭不宜大于600mm。

低溫管道在支架處應(yīng)加設(shè)經(jīng)過防腐處理的墊木，以防形成冷橋。

制冷管道中會導(dǎo)致冷量損失的管道、將產(chǎn)生凝結(jié)水和形成冷橋的管道，均應(yīng)進(jìn)行隔熱保溫。

需要隔熱的管道有:中、低壓氣體管，中、低壓液體管，高壓過冷液體管及排液管;融霜用熱氨管;經(jīng)過低溫冷間的上下水管等。

管道隔熱的設(shè)計、選材、結(jié)構(gòu)及安全等應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《設(shè)備及管道保冷技術(shù)通則》GB11790-1996及《設(shè)備及管道保冷設(shè)計導(dǎo)則》GB/T15586-1995執(zhí)行。

穿過墻體及樓地板等處的隔熱管道應(yīng)采取相應(yīng)的措施，不得使隔熱結(jié)構(gòu)中斷。

隔熱層厚度的計算是根據(jù)隔熱層外表面不凝露作為計算原則的，應(yīng)使求得的隔熱層厚度能保證隔熱層外表面的溫度不低于當(dāng)?shù)乜諝獾穆饵c溫度，以防止管道外表凝結(jié)滴水或結(jié)露。

制冷管道隔熱材料有軟木、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯、泡沫塑料、玻璃棉等，一般先加工成形，這樣施工方便，效果較好。但這種采用拼裝的隔熱層，若隔氣層處理不好，空氣中的水蒸氣會從縫隙中流入隔熱層，使隔熱性能降低。采用聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡，可解決這個問題。

對管道比較集中的部位，如調(diào)節(jié)站等處，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，采用聚氨酯現(xiàn)場噴涂施工，效果較好。