Dans cet article, nous poursuivrons notre discussion sur la façon de dimensionner la tuyauterie de réfrigérant. Cette formation est conçue pour être aussi simple et pratique que possible, vous fournissant les connaissances nécessaires pour dimensionner correctement et précisément les tuyauteries de réfrigérant. Nous passerons en revue les aspects importants de ce processus, notamment la détermination de la taille du tuyau, la chute de pression et d'autres facteurs. Grâce à cette formation complète, vous repartirez avec la confiance nécessaire pour dimensionner la tuyauterie de réfrigérant dans n'importe quelle situation.
Dimensionnement des conduites de réfrigérant
Les chapitres 41 et 2 du manuel ASHRAE HVAC Systems And Equipment incluent le dimensionnement des conduites d'aspiration, de refoulement et de liquide pour les réfrigérants fréquemment utilisés. Les variations de la température d'aspiration saturée (SST) sont de 0,5, 1 et 2 °F (0,28, 0,56 et 1,7 °C) pour les conduites d'aspiration et de refoulement et de 1 °F (0,56 °C) pour les conduites de liquide. Ces données sont basées sur une température de condensation de 105°F (40,6°C) pour les équipements refroidis à l'eau et doivent être ajustées pour d'autres températures, telles que celles des équipements refroidis à l'air (généralement 120 à 125°F [48,9 à 51,7° C]). De plus, les tableaux supposent une longueur de 100 pieds (30,5 m) de longueur de tuyau équivalente, mais la chute de pression réelle peut être déduite des équations des tableaux en fonction de la longueur réelle de l'application.
La température d'aspiration saturée est basée sur la pression sortant de l'évaporateur et représente la température du réfrigérant sous forme de gaz sans surchauffe. La température réelle du réfrigérant sortant de l'évaporateur sera plus élevée que cela. La différence entre les deux températures est appelée surchauffe.
Longueur équivalente pour les conduites de réfrigérant
Les tableaux suivants fournissent des informations pour estimer les longueurs équivalentes. La longueur équivalente réelle est estimée en calculant la longueur du trajet en pieds (mètres) que la tuyauterie suivra et en ajoutant les chutes de pression des raccords et/ou des accessoires sur cette longueur. Les tableaux fournissent des chutes de pression en pieds équivalents de tuyau droit pour les raccords et les accessoires.
Par exemple, dans "Longueur équivalente pour les raccords“, nous voyons qu'un coude de 7/8 pouce (22 mm) de long rayon a une chute de pression équivalente à 1,4 pied (0,43 m) de tuyau de cuivre droit.
Comment déterminer la longueur équivalente
Calculez la longueur équivalente de la conduite de liquide pour l'unité de condensation suivante avec unité de traitement d'air DX :
La ligne liquide est composée des éléments suivants :
- • 22 pi (6,7 m) de tuyauterie de 1-3/8 pouce (35 mm)
- 7 coudes à long rayon
- 1 filtre déshydrateur
- 1 voyant
- 1 vanne d'isolement type globe
Pour déterminer la longueur équivalente des accessoires réfrigérants, utilisez Tableau 1 et Tableau 2).
Comment dimensionner les conduites de liquide
Dimensionnez les conduites de liquide réfrigérant et déterminez le sous-refroidissement nécessaire pour éviter le clignotement au niveau de la vanne TX pour l'unité de condensation avec unité de traitement d'air DX illustrée dans l'exemple précédent. Le système:
- Utilise le R-410A
- A des tuyaux en cuivre
- L'évaporateur fonctionne à 40 °F (4,4 °C)
- Le condenseur fonctionne à 120 °F (48,9 °C)
- La capacité est de 60 tonnes (211 kW)
- L'équivalent de la conduite de liquide est de 113,6 pi (34,64 m)
- Possède une colonne montante de 20 pi (6,1 m) avec l'évaporateur au-dessus du condenseur
La première étape du dimensionnement de la conduite de liquide consiste à estimer la taille des tuyaux nécessaires au système. Ceci est suivi par le calcul du différentiel de température réel (∆T) entre l'équipement et l'espace desservi. La chute de pression réelle de la tuyauterie doit ensuite être calculée et la chute de pression totale déterminée. La pression saturée du R-410A au niveau de la vanne TX, la température de saturation au niveau de la vanne TX et le sous-refroidissement requis pour le liquide saturé au niveau de la vanne TX doivent également être déterminés. Enfin, le sous-refroidissement requis pour un fonctionnement correct doit être calculé. Suivre ces étapes garantira que le système est conçu correctement et fonctionnera efficacement.
Étape 1 - Estimer la taille du tuyau
Pour déterminer la taille du tuyau de conduite de liquide pour une unité de 60 tonnes, consultez le tableau suivant. Selon le tableau, un tuyau de 1-3/8 pouce (35 mm) conviendrait à une unité de 79,7 tonnes (280 kW). Veuillez noter que les conditions du tableau (longueur équivalente et température de condensation) diffèrent des conditions de conception.
Étape 2 - Calculer le ∆T réel
Nous pouvons calculer la différence de température de saturation en fonction des conditions de conception :
`{:[DeltaT_("Réel ")=DeltaT_("Table ")[(" Longueur réelle ")/(" Longueur de la table ")][(" Capacité réelle ")/(" Capacité de la table ")] ^ (1.8 )],[DeltaT_("Réel")=1^(@)F[(113.6ft)/(100.0ft)][(60.0" Tonnes ")/(79.7" Tonnes ")]^(1.8)=0.68^ (@)F],[{ : Delta DeltaT_("Réel")=0,56^(@)C[(34,64(" "m))/(30,48(" "m))][(211(" "kW) )/(280(" "kW))]^(1.8)=0.39^(@)C]] :}`Étape 3 - Calculer la chute de pression réelle de la tuyauterie
Selon Tableau 3, la chute de pression pour une chute de température de saturation de 1 °F (0,56 °C) avec une longueur équivalente de 100 pieds est de 4,75 PSI (32,75 kPa). La perte de charge réelle de la tuyauterie est déterminée à l'aide de l'équation :
`{:["Pression"" Chute "_("Réelle")=" Chute de pression "_("Tableau")[(DeltaT_("Réelle"))/(DeltaT_("Tableau "))]],[[ ” Perte de charge “p_(“Réelle”)=32.75kPaquad[(0.39^(@)C)/(0.56^(@)C)]=22.81kPa]],[]:}`Étape 4 - Calculer la chute de pression totale
Ensuite, pour déterminer la chute de pression totale, nous utilisons Tableau 4, et rappelez-vous que la colonne montante est de 20 pieds. Pour le R-410A, la chute de pression est de 0,43 PSI par pied (9,73 kPa/m).
`" Chute de pression de la colonne montante "=" Chute de pression "xx(" Chute de pression du réfrigérant ")/(ft)`
Perte de charge totale = Perte de charge réelle + Perte de charge de la colonne montante
Chute de pression totale = 3,23 PSI + 8,6 PSI = 11,83 PSI
Perte de charge totale = 59,35 kPa + 22,81 kPa = 82,16 kPa
Étape 5 - Déterminer la pression saturée de R-410A à la vanne TX
À l'aide des tableaux de propriétés des réfrigérants qui se trouvent dans HVAC-ENG.COM ou des références telles que ASHRAE, la pression saturée pour le R-410A à 120°F est de 433 PSIA (absolu) (2985 kPaA). Pour calculer la pression de saturation au niveau de la vanne TX, nous prenons la pression saturée du R-410A à 120°F et soustrayons la chute de pression totale.
Pression saturéeVanne TX = Pression saturée120 °F – Perte de charge totale
Pression saturéeVanne TX = 433,0 AIPS – 11,83 AIPS = 421,17 AIPS
(pression saturéeVanne TX = 2985,0 kPa – 82,15 lPa = 2902,85 kPa)
Étape 6 - Déterminer la température de saturation au TX
Soupape
En se référant aux tableaux des propriétés de réfrigération, la température de saturation au niveau de la vanne TX peut être interpolée à l'aide de la pression de saturation au niveau de la vanne TX (421 PSIA). La température de saturation au niveau de la vanne TX est de 117,8 °F.
Étape 7 - Déterminer le sous-refroidissement requis pour le liquide saturé au niveau de la vanne TX
Le sous-refroidissement nécessaire pour avoir du liquide saturé au niveau de la vanne TX peut être trouvé par :
Sous-refroidissement = température de saturation réelle - température de saturationVanne TX
Sous-refroidissement = 120,0 °F – 117,8 °F = 2,2 °F
Étape 8 - Déterminer le sous-refroidissement requis pour un fonctionnement correct
2,2 °F est la quantité de sous-refroidissement nécessaire pour avoir du réfrigérant liquide saturé au niveau de la vanne TX. Rien de moins, et le réfrigérant commencera à clignoter et la vanne TX ne fonctionnera pas correctement. Pour que les vannes TX fonctionnent correctement et évitent le flottement du diaphragme, il doit y avoir un sous-refroidissement supplémentaire de 4°F au niveau de la vanne TX.
Exigence de sous-refroidissement = température de la vanne TX + température minimale du système
Exigence de sous-refroidissement = 2,2 °F + 4,0 °F = 6,2 °F
Dans les articles suivants, nous aborderons des sujets liés à l'huile réfrigérante, au dimensionnement des conduites d'aspiration, au retour d'huile dans les colonnes montantes d'aspiration et de refoulement, aux détendeurs thermiques, au contournement des gaz chauds, au dimensionnement des conduites de contournement des gaz chauds, aux vannes de contournement des gaz chauds, comment dimensionner un conduite de dérivation de gaz chaud, détails d'installation, pompage, isolation de la tuyauterie, installation de la conduite de réfrigérant, fonctionnement à basse température, cycle du ventilateur et contrôle de la vitesse du ventilateur, conception du retour du condenseur, sécurité et environnement. Tous ces sujets sont essentiels pour comprendre les différents aspects de la tuyauterie de fluide frigorigène et assureront une connaissance approfondie du sujet.
