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制冷管路设计规范

1

管路设计工艺...................................................................................................................................5

4.1

4.2

4.3

材料规格汇总及选用规范...................................................................................................5

管路通用工艺.......................................................................................................................6

焊接工艺要求.....................................................................................................................10

2

管路尺寸标注.................................................................................................................................12

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

标注总则.............................................................................................................................12

零件图.................................................................................................................................12

装配图.................................................................................................................................13

参考尺寸.............................................................................................................................13

公差.....................................................................................................................................13

3

配管设计要求.................................................................................................................................14

6.1

6.2

6.3

6.4

管路设计选型.....................................................................................................................14

配管减振设计.....................................................................................................................22

配管间隙要求.....................................................................................................................23

配管固定要求.....................................................................................................................24

1管路设计工艺

1.1材料规格汇总及选用规范

紫铜因为其良好的延展性、导热性和焊接性能成为制作制冷管路的优选材料,根据其硬度分为TP2M(软态)和TP2Y(硬态)两种,其中TP2M硬度较小,适合用于连接管,TP2Y硬度较大,适合用于换热器集管等。

目前现有的紫铜管规格见表1。

对现有机型及新产品应选用优选规格之铜管(见表1),若有新增工艺(如Locking压接)或其他结构件尺寸限制,可以选用优选规格之外的其他规格,但要尽可能少。

若后续新产品要引入新的铜管规格,则外径在12.7以上的统一使用公制尺寸,12.7(含12.7)以下统一使用英制尺寸。

表1现有铜管原材料规格汇总

 优选规格

其他可选规格

1

4.76*0.6

 

2

6.35*0.7

 

3

9.52*0.8

 

4

12.7*1.0

12.7*0.8

5

16*1.0

15.88*1.0

6

19*1.2

 

7

22*1.5

 

8

25*1.5

 

928*1.528.6*1.5

1.2管路通用工艺

1.2.1折弯管

4.2.1.1同一根管的折弯半径应一致,以避免频繁换模。

4.2.1.2原则上可以一次折弯成型的管尽量避免拆成两根管(除非装配需要)。

4.2.1.3折弯设计必须满足折弯端部留有足够的管口直线段长度;各规格的最短直线段长度(不包括弯位的等效长度)不小于其弯管半径。

(见图1)

4.2.1.4各种规格的弯管半径见表2,其优选弯曲半径是常用折弯半径,其它弯曲半径工段也可以加工。

4.2.1.5管径在φ45以上(含φ45)的铜管只能加工弯位数不超过2个的平面折弯(即半自动)。

表2各种规格弯管半径汇总

 

铜管规格

优选弯曲半径

其他弯曲半径

备注

1

4.76*0.6

R10L10

R15L20

手动

2

6.35*0.7

R10L10

R15L20

手动

3

9.52*0.8

R15L15

R20L20,R30L30

数控

4

12.7*1.0

R20L20

R25L30,R25L20

数控

5

16*1.0

R30L30

R20L30

数控

6

19*1.2

R25L30

R30L30

数控

7

22*1.5

R30L30

R30L25 

数控

8

25*1.5

R40L40

R40L30

数控

9

28*1.5

R45L45

R45L40 

数控

10

32*1.5

R50L50

 

数控

11

35*1.5

R50L80

 

数控

12

38*1.5

R60L80

 

半自动

13

42*1.5

R60L80

R85L80

半自动

14

45*1.5

R70L80

 

半自动

15

54*2.0

R80L100

 

半自动

16

76*2.0

R120L120

 

半自动

*L为最短直线段长度

图1

1.2.2管端成型

4.2.2.1管端成型包括扩口、缩口、打定位点、墩口、锥口、管端封口和管端切弧等(见图2),其中管端封口和切弧为冷冻水大管径的制造工艺。

4.2.2.2管端成型的设计必须满足焊接的装配间隙和装配长度(参见4.3焊接工艺要求部分)。

4.2.2.3对于管端不需要扩口或缩口而两管口直接配合的情况,必须标注管口去毛刺后尺寸,以控制管端配合尺寸。

4.2.2.4;若设计上对该管口外径尺寸精度有高于通用文件的要求,则必须在图纸上标明尺寸公差。

4.2.2.5一般情况下,管端扩缩口变径幅度不应超过30%(内径尺寸要折算为外径尺寸计算),如φ16扩19内径,变径幅度为(19+1*2-16)/16=31%,变径太大容易裂口;扩口尺寸一般要求内径尺寸,缩口尺寸一般要求外径尺寸,扩缩口尺寸及长度参考表3中的要求。

图2

表3现有管端成型模具规格汇总

 

铜管规格

参考长

度L

扩(缩)口内径(ID)

扩(缩)口外径(OD)

管端切

其他成型

工艺

1

4.76*0.6

5

 

6.35

 

墩口*

2

6.35*0.7

7

6.35

 

 

墩口 

3

9.52*0.8

10

4.76,9.52,12.

7

10.6,12.7

 

墩口、锥

4

12.7*1.0

10

12.7,14

9.52,10.6,13.

7,16

 

锥口

5

16*1.0

15

16,19,22

12.7,19,22

 

锥口

6

19*1.2

15

19

12.7,16,22

 

 

7

22*1.5

15

22

19,25,28

R15D3*

 

8

25*1.5

15

25

28

 

 

9

28*1.5

20

28

25,32

R17.5D5

 

10

32*1.5

20

32

22(旋压缩口)

R18D5

管端封口

11

35*1.5

20

32,33,35,35.

5

 

 

 

12

38*1.5

20

38

 

R20D9

 

13

42*1.5

20

 

 

R20D9

管端封口

14

45*1.5

30

 

28(旋压缩口)

 

管端封口

15

54*2.0

30

 

32,38(旋压缩口)

R27D15

管端封口

16

76*2.0

30

76

 

R35

管端封口

*φ4.76墩口长度为4mm,φ6.35和φ9.52墩口长度为5mm*R15D3表示切弧半径为15mm,切弧深度为3mm

1.2.3钻拔孔

4.2.3.1一般焊接注氟嘴(φ6.35)和平衡管(φ4.76)用的孔使用钻孔工艺,φ9.52以上孔径的为拔孔,拔孔翻边高度不小于2mm(φ35以上不小于5mm),(见图3),具体规格见表4。

4.2.3.2钻(拔)孔位置须距离铜管弯位和管端(不包含管端成型长度)至少30mm,同时预留加工时的夹模直线段长度;开孔方向最好要与铜管的某条直线段成0°、90°或180°等特殊角度,应尽量避免非特殊角度,如131°。

(见图4)

ID

拔孔

图3

图4

表4各种规格铜管钻拔孔规格汇总

 

铜管规格

钻拔孔规格

1

4.76*0.6

 

2

6.35*0.7

 

3

9.52*0.8

4.8,6.4

4

12.7*1.0

4.8,6.4

5

16*1.0

4.8,6.4

6

19*1.2

4.8,6.4,9.52

7

22*1.5

4.8,6.4,12.7,16

8

25*1.5

4.8,6.4

9

28*1.5

4.8,6.4

10

32*1.5

4.8,6.4,22,32

11

35*1.5

4.8,6.4,22

12

38*1.5

 

13

42*1.5

4.8,6.4,28,42

14

45*1.5

32,42

1554*2.032,38,42,54

*4.8,6.4为钻孔,其他为拔孔

1.2.4定位点

1.2.4.1工段目前可以对12.7(含)以下的铜管打定位点,具体加工能力见表5。

表5各种规格铜管打定位点规格汇总

 

铜管规格

钻拔孔规格

1

4.76*0.6

凸点L≦5 

2

6.35*0.7

 凸点L≦7

3

9.52*0.8

凹点、凸点L≦10

4

12.7*1.0

凹点、凸点L≦10

1.3焊接工艺要求1.3.1焊接间隙

焊接设计间隙一般取0.05~0.15(单边),毛细管焊接间隙取0.1~0.20(单边)。

1.3.2两管对接插入深度

两管轴线同心对接的配合长度(图5)

图5

设计中两管轴线同心对接的配合长度应优先选用表3《现有管端成型模具规格汇总》中的参考长度L。

1.3.3两管轴线垂直对接的插入深度(图6)

两管轴线垂直对接的插入深度见表5.

图6

表5两管垂直对接插入深度

单位:

mm

支管外径

主管外径

Φ12

4

Φ16

4

5

Φ19

4

5

6

Φ22

4

5

6

Φ25

4

5

6

Φ28

5

6

7

Φ32

5

7

7

Φ35

6

7

7

1.3.4两管对接限位结构设计

两管件对接必须有限位结构设计,以控制插入深度。

可以根据使用情况的不同参考图7选用,两管轴线垂直对接,除图6中B、C结构外,还可以选择对主管的孔翻边,支管打定位凸包。

图7

1.3.5两焊点之间距离

两焊点之间的距离过近会影响焊接质量,出现焊漏、焊堵等缺陷。

在设计时应注意区分以下类型结构的焊点,避免焊点距离过近,影响焊接质量。

图8

注:

图8中,焊点1、2、4、5可在同一工装上一次性配管焊接,L1-2>2A(A为支管直径);3与6需在先焊好焊点4和5之后,再焊3、6。

当A≤12时,L5-6≥40mm;当12

1.3.6结构设计应考虑工人区分零件的极限

以下是两端尺寸相近的对称零件,肉眼难以区分,人工配管易出错。

改进1:

将数值相近的尺寸通过调整其它尺寸,使其相等。

改进2:

将数值相近的尺寸通过调整尺寸,使两尺寸区别放大到肉眼容易区分的范围。

1.3.7焊料的选择。

根据生产经验,焊料与焊剂的选择如下:

1.3.7.1紫铜与紫铜的焊接,用BCu88PAg钎料。

1.3.7.2紫铜与黄铜、钢的焊接推荐使用BAg45CuZn钎料,钎剂为U型糊状焊剂(硼酸、

KF、硼酸盐等)。

1.3.8焊接符号

1.3.8.1管路组(部)件图纸必须注明焊接符号(氧乙炔焊),如图9所示。

图9

1.3.9倒焊

1.3.9.1进行管路设计时,因倒焊焊接容易出现气孔、沙眼、虚焊等质量隐患,要注意尽量避免出现倒焊焊点。

如果不可避免,需要在图纸中注明,要求车间焊接特别注意该点焊接质量。

2管路尺寸标注

2.1标注总则

2.1.1管路图视图、标注尺寸、注释的格式应符合机械制图国家标准。

2.1.2管路零部件图的视图和标注尺寸要能够清晰、正确、合理的反映出零部件的结构和功能。

2.1.3尺寸标注的个数取决于零部件的复杂程度,以工艺上所必需的最少尺寸个数为佳。

2.1.4除扩缩口尺寸,其余尺寸标注尽量取整数。

图纸上无特殊要求,一般默认的长度单位为“mm”,角度单位为“度”。

2.2零件图

2.2.1标注应充分考虑设备的加工能力范围,详见以上各节管路加工工艺条件,当有疑问时可以提前和制造部门沟通。

2.2.2标注应充分考虑管路加工工艺,管路零件标注最好能够直接标注折弯长度和折弯角度的真实尺寸,表达出“折弯长度+折弯角度+折弯长度(+折弯角度……+折弯长度)”的加工顺序。

2.2.3对于无法直接标注折弯长度和折弯角度的,如蒸发器进出口管、毛细管等,可以使用投影尺寸标注。

2.2.4垂直方向(指沿铜管轴线方向)的管口尺寸对装配精度影响较大,后续工序调管困难,应直接标注,以利于生产控制。

2.2.5不适宜直接标注的,应通过同一基准面间接标注

2.3组件图

2.3.1组件图中应直接标注出反映各零件的安装情况、相对位置、配合要求等关键尺寸。

关键尺寸的直接标注,不但有利于生产检验,而且便于保证产品的装配精度。

2.3.2不适宜直接标注的,应通过同一基准面间接标注。

2.3.3组件图标注过程中,要选择合理的基准,基准可以是管口尺寸、装配定位尺寸等。

2.3.4焊接组件中尽可能采用90度直角,无法采用90度时,直接标注焊接角度。

2.4参考尺寸

2.4.1标注形成封闭尺寸链时,需要把某一不重要的尺寸作为参考尺寸,这样所有尺寸的误差将累计到这个开口环上,不会影响设计要求。

2.4.2作为设计和加工时的参考,标注成参考尺寸。

2.4.3毛细管零件图的绕制直径及角度、毛细管组件图中的管口尺寸、蒸发器组件图中与毛细管组件管口相关的尺寸,以参考尺寸标注。

因结构限制,毛细管及组件管口尺寸已不可调整的不在此范围。

2.5公差

2.5.1公差的标注应考虑经济性原则,在不影响零件功能的条件下,允许尽可能大的公差。

2.5.2未注公差要求按GB/T1804-C级,对于任一单一尺寸,如功能上要求比一般公差更小的公差或允许更大的公差更为经济时,其相应的极限偏差要在相关的基本尺寸后注出。

例:

某零件图技术要求:

未注公差按GB/T1804-C级,该零件的管口尺寸300为关键尺寸,如要求其保证较高精度,可表示为300±a(a为比GB/T1804-C级更小的公差)。

2.5.3铜管对接时要求管口必须配到位,所以无法在焊接部位消除零件误差,因而焊接组件的线性尺寸公差主要由各零件的公差累加而成,标注时应通过计算各零件的公差带来确定组件的加工尺寸公差。

2.5.4对于扩、缩口尺寸公差,内径尺寸公差统一按(+0.05,+0.15);外径尺寸公差

按(-0.15,-0.05)执行,不能将公差放大到标注尺寸上,如12.7

+0.15

+0。

05

不能标注为

12.8

+0.05

-0.05

3配管设计要求

3.1管路设计选型

3.1.1管路设计基本原则

3.1.1.1一般而言,制冷剂管路中的压降会降低制冷量和增大功率消耗。

但选取制冷管路尺寸时制冷剂流速往往比压降更加重要,宁肯选取适当的压降也不选取内径过大的管子,只有当气态的制冷剂流速大到足以携带冷冻油一起移动,油才能在系统中正常循环。

3.1.1.2压缩机上维修阀的尺寸,冷凝器、蒸发器、气液分离器或者其他附件上的连接件的尺寸并不能决定所采用的管路尺寸。

3.1.1.3在管路上装配注氟嘴、温度开关、压力开关、电磁阀、膨胀阀等管路器件时,需要注意以下几点:

3.1.1.3.1安装位置(最小直线段距离)须距离铜管弯位和管端(不包含管端成型长度及折弯半径)至少30mm。

3.1.1.3.2选择注氟嘴安装位置时要保证有足够的操作空间和操作的方便性。

3.1.1.3.3选择温度、压力开关安装位置时要考虑测量的准确性及车间装配的可行性。

3.1.1.3.4电磁阀、膨胀阀尽量垂直安装,并注意安装处的承受强度和抗振动能力。

3.1.1.3.5使用球阀、截止阀需要考虑工程安装和维护时接管、焊接的方便性和可靠性。

3.1.1.4管路系统上所有低温铜管均需使用保温管(棉)包扎保温。

3.1.2排气管

3.1.2.1和系统其他部分相比,排气管(机组内部)压降不是特别重要,排气管压降小于5psi(约35kpa)时对系统的影响可以忽略;在能够保持足够的冷凝压力前提下,排气管压降接近10psi(约70kpa)也不会对系统造成多大损害。

3.1.2.2事实上一定的排气管压降有助于缓冲压缩机的脉动,从而降低噪声和震动,一些排气管上的消音器正是利用压降效应产生消音作用的。

3.1.2.3当油从竖直管壁流过时常会沿着管壁蠕升,因此油速取决于管壁附近的气体速度,管子直径越大,管中央气体速度应该越高;图10列出了为适合回油,不同制冷量情况下的推荐管尺寸。

(图表来自《谷轮制冷手册》-管路部分,下同)

3.1.2.4排气管中气体维持较高流速对回油有利,但是不能过高导致产生噪声,推荐值10~18m/s。

一般满负荷工况流速小于15m/s,在最小负荷时的回油速度必须保证5m/s以上,图11给出正常制冷范围内制冷量和管路尺寸不同时的排气管等效气体速度,在初定管径后可查该图表来确定流速是否过高。

3

2

3

3.1.3吸气管

3.1.3.1从设计角度来讲,吸气管选型最为重要,由于流动产生摩擦阻力,导致压缩机吸气口处压力降低,压缩机吸气比容增大,排气量减小,直接导致冷量损失。

3.1.3.2吸气管处冷冻油粘度是系统各处最高的,冷冻油将从制冷剂中析出,必须要保证制冷剂有足够的流速以使冷冻油能顺利返回压缩机。

在最小负荷工况下,水平吸气管内最低流速推荐值是4m/s,竖直吸气管是7.6m/s,图12、13列出了为适合回油,在不同冷量情况下的推荐管尺寸。

3.1.3.3由于低压降和高流速的要求相矛盾,在选型时必须在两者之间作出倾向性选择,一般情况下是在允许最大压降下选择管径使流速尽量高,推荐4~20m/s,一般为15m/s左右,最终是要确保能维持正常回油的流速,即使可能不得不允许比正常值大的压降。

3.1.4液管

3.1.4.1液管中由于制冷剂和油能充分混合,对流速度并没有特别限制,一般为0.5~1.5m/s即可。

考虑的主要方面应该是如何保证进入膨胀阀的制冷剂为纯液体,避免因压降导致进入膨胀阀的液体闪发。

3.1.4.2为了减小制冷剂充注量,应该使液管内径尽量小,同时防止压降过大,一般可以参考到达阀前有8℃过冷度所对应的压降进行设计,如果液管有垂直上升和阀有较大的压降时,更应注意该点。

3.1.4.3当使用液管电磁阀时制冷剂流速应该低于1.5m/s,推荐0.7~1.25m/s,否则当电磁阀突然关闭时会因为压力波动或液体冲击而破坏管路。

图14列出了不同压降和管子尺寸所对应的液体管制冷剂流速。

3.1.5旁通管

3.1.5.1热气旁通管设计基本要求参考6.1.2排气管的内容。

3.1.5.2液路旁通管设计基本要求参考6.1.4液管的内容。

3.1.5.3热气旁通管、液路旁通管等应与连接铜管的水平直管段焊接,避免垂直管段的剪切力引发疲劳断裂。

3.1.6管径设计

3.1.6.1以上6.1.2~6.1.4部分介绍了查图表来确定管径,也可以用计算法来确定。

具体例子如下:

机型:

****

1)系统参数计算

额定工况:

冷凝温度45℃、蒸发温度6℃、液体温度37℃、吸气温度14℃、排气温度80℃

计算相应的冷媒比容:

吸气0.0409m/kg、排气0.0161m/kg、液体0.00087m/kg

最小负荷工况:

冷凝温

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