Nesta postagem, continuaremos nossa discussão sobre como dimensionar a tubulação de refrigerante. Este treinamento foi elaborado para ser o mais simples e prático possível, proporcionando a você o conhecimento necessário para dimensionar a tubulação de refrigerante de maneira correta e precisa. Analisaremos os aspectos importantes deste processo, incluindo a determinação do tamanho do tubo, queda de pressão e outros fatores. Com este treinamento abrangente, você terá confiança para dimensionar a tubulação de refrigerante em qualquer situação.
Dimensionamento de Linhas de Refrigerante
Os Capítulos 41 e 2 do Manual ASHRAE de Sistemas e Equipamentos HVAC incluem dimensionamento para sucção, descarga e linhas de líquido para refrigerantes usados com frequência. As mudanças na temperatura saturada de sucção (SST) são 0,5, 1 e 2°F (0,28, 0,56 e 1,7°C) para as linhas de sucção e descarga e 1°F (0,56°C) para linhas de líquido. Esses dados são baseados em uma temperatura de condensação de 105°F (40,6°C) para equipamentos resfriados a água e devem ser ajustados para outras temperaturas, como aquelas de equipamentos resfriados a ar (normalmente 120 a 125°F [48,9 a 51,7°F). C]). Além disso, as tabelas assumem um comprimento de 30,5 m (100 pés) de comprimento equivalente do tubo, mas a queda de pressão real pode ser deduzida das equações das tabelas de acordo com o comprimento real da aplicação.
A temperatura de sucção saturada é baseada na pressão que sai do evaporador e representa a temperatura do refrigerante como um gás sem superaquecimento. A temperatura real do refrigerante que sai do evaporador será superior a esta. A diferença entre as duas temperaturas é chamada de superaquecimento.
Comprimento equivalente para linhas de refrigerante
As tabelas a seguir fornecem informações para estimar comprimentos equivalentes. O comprimento equivalente real é estimado calculando o comprimento do caminho em pés (metros) que a tubulação seguirá e somando as quedas de pressão das conexões e/ou acessórios ao longo desse comprimento. As tabelas fornecem quedas de pressão em pés equivalentes de tubo reto para conexões e acessórios.
Por exemplo, em “Comprimento Equivalente para Conexões“, vemos que um cotovelo de raio longo de 7/8 polegadas (22 mm) tem uma queda de pressão equivalente a 1,4 pés (0,43 m) de tubo reto de cobre.
Como determinar o comprimento equivalente
Calcule o comprimento equivalente da linha de líquido para a seguinte unidade de condensação com unidade de tratamento de ar DX:
A linha líquida é composta pelos seguintes elementos:
- •22 pés (6,7 m) de tubulação de 1-3/8 pol. (35 mm)
- 7 cotovelos de raio longo
- 1 filtro secador
- 1 visor
- 1 válvula de isolamento tipo globo
Para determinar o comprimento equivalente para os acessórios de refrigerante, use Tabela 1 e Tabela 2).
Como dimensionar linhas de líquido
Size the refrigerant liquid lines and determine the sub-cooling required to avoid flashing at the TX valve for the condensing unit with DX air-handling unit shown in the previous example. The system:
- Usa R-410A
- Tem canos de cobre
- O evaporador opera a 40°F (4,4°C)
- O condensador opera a 120°F (48,9°C)
- A capacidade é de 60 toneladas (211 kW)
- O equivalente da linha de líquido é 113,6 pés (34,64 m)
- Possui um riser de 6,1 m (20 pés) com o evaporador acima do condensador
O primeiro passo no dimensionamento da linha de líquido é estimar o tamanho dos tubos necessários para o sistema. Segue-se o cálculo do diferencial de temperatura real (∆T) entre o equipamento e o espaço servido. A queda de pressão real da tubulação deve então ser calculada e a queda de pressão total determinada. A pressão saturada do R-410A na válvula TX, a temperatura de saturação na válvula TX e o subresfriamento necessário para o líquido saturado na válvula TX também devem ser determinados. Finalmente, o sub-resfriamento necessário para uma operação adequada deve ser calculado. Seguir essas etapas garantirá que o sistema seja projetado corretamente e funcione de maneira eficiente.
Etapa 1 - Estimar o tamanho do tubo
Para descobrir o tamanho do tubo de linha de líquido para uma unidade de 60 toneladas, consulte a tabela a seguir. De acordo com a tabela, um tubo de 35 mm (1-3/8 pol.) seria adequado para uma unidade de 79,7 toneladas (280 kW). Observe que as condições da tabela (comprimento equivalente e temperatura de condensação) diferem das condições de projeto.
Etapa 2 - Calcular ∆T real
Podemos calcular a diferença de temperatura de saturação com base nas condições de projeto:
`{:[DeltaT_(“Actual “)=DeltaT_(“Table “)[(” Actual Length “)/(” Table Length “)][(” Actual Capacity “)/(” Table Capacity “)]^(1.8)],[DeltaT_(“Actual “)=1^(@)F[(113.6ft)/(100.0ft)][(60.0” Tons “)/(79.7” Tons “)]^(1.8)=0.68^(@)F],[{: Delta DeltaT_(“Actual “)=0.56^(@)C[(34.64(” “m))/(30.48(” “m))][(211(” “kW))/(280(” “kW))]^(1.8)=0.39^(@)C]]:}`Passo 3 – Calcular a Queda de Pressão Real da Tubulação
De acordo com Tabela 3, the pressure drop for 1°F (0.56°C) saturation temperature drop with a 100 ft equivalent length is 4.75 PSI (32.75 kPa). The actual piping pressure drop is determined using the equation:
`{:[” Pressure “” Drop “_(“Actual “)=” Pressure Drop “_(“Table “)[(DeltaT_(“Actual “))/(DeltaT_(“Table “))]],[[” Pressure Drop “p_(“Actual “)=32.75kPaquad[(0.39^(@)C)/(0.56^(@)C)]=22.81kPa]],[]:}`Passo 4 – Calcular a Queda de Pressão Total
A seguir, para determinar a queda de pressão total, usamos Tabela 4, e lembre-se de que o riser tem 20 pés. Para o R-410A, a queda de pressão é de 0,43 PSI por pé (9,73 kPa/m).
`” Pressure Drop from the Riser “=” Pressure Drop “xx(” Refrigerant Pressure Drop “)/(ft)`
Queda de pressão total = Queda de pressão real + Queda de pressão do riser
Queda de pressão total = 3,23 PSI + 8,6 PSI = 11,83 PSI
Queda de pressão total = 59,35 kPa + 22,81 kPa = 82,16 kPa
Passo 5 – Determine a pressão saturada do R-410A na válvula TX
Usando tabelas de propriedades de refrigerantes que podem ser encontradas em HVAC-ENG.COM or references such as ASHRAE, the saturated pressure for R-410A at 120°F is 433 PSIA (absolute) (2985 kPaA). To calculate the saturation pressure at the TX valve, we take the saturated pressure of R-410A at 120°F and subtract the total pressure drop.
Pressão SaturadaVálvula TX = Pressão Saturada120°F - Queda de pressão total
Pressão SaturadaVálvula TX = 433,0 PSIA – 11,83 PSIA = 421,17 PSIA
(Pressão SaturadaVálvula TX = 2.985,0 kPa – 82,15 lPa = 2.902,85 kPa)
Passo 6 – Determinar a Temperatura de Saturação no TX
Válvula
Voltando às tabelas de propriedades de Refrigeração, a temperatura de saturação na válvula TX pode ser interpolada usando a pressão de saturação na válvula TX (421 PSIA). A temperatura de saturação na válvula TX é de 117,8°F.
Etapa 7 - Determinar o sub-resfriamento necessário para líquido saturado na válvula TX
A necessidade de sub-resfriamento para ter líquido saturado na válvula TX pode ser encontrada por:
Subresfriamento = Temperatura de Saturação Real – Temperatura de SaturaçãoVálvula TX
Subresfriamento = 120,0°F – 117,8°F = 2,2°F
Etapa 8 - Determinar o sub-resfriamento necessário para operação adequada
2,2°F é a quantidade de subresfriamento necessária para ter refrigerante líquido saturado na válvula TX. Qualquer coisa menos e o refrigerante começará a piscar e a válvula TX não funcionará corretamente. Para que as válvulas TX operem corretamente e evitem vibração do diafragma, deve haver um subresfriamento adicional de 4°F na válvula TX.
Requisito de subresfriamento = temperatura da válvula TX + temperatura mínima do sistema
Requisito de subresfriamento = 2,2°F + 4,0°F = 6,2°F
Nos posts a seguir discutiremos tópicos relacionados a óleo refrigerante, dimensionamento de linha de sucção, retorno de óleo em risers de sucção e descarga, válvulas de expansão térmica, bypass de gás quente, dimensionamento de linha de bypass de gás quente, válvulas de bypass de gás quente, como dimensionar um linha de desvio de gás quente, detalhes de instalação, bombeamento, isolamento da tubulação, instalação da linha de refrigerante, operação em baixa temperatura, ciclagem do ventilador e controle de velocidade do ventilador, projeto de retorno de inundação do condensador, segurança e meio ambiente. Todos esses tópicos são essenciais para a compreensão dos diferentes aspectos da tubulação de refrigerante e garantirão um conhecimento abrangente do assunto.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The equivalent length for refrigerant lines is calculated by considering the actual length of the pipe, as well as the fittings, valves, and other components that contribute to pressure drop. The equivalent length is typically calculated using tables or charts provided by the pipe manufacturer or through the use of specialized software. It’s essential to accurately calculate the equivalent length to ensure that the pipe size is correctly determined.
Pressure drop in refrigerant piping systems can lead to reduced system efficiency, increased energy consumption, and decreased system capacity. As pressure drop increases, the compressor must work harder to maintain the desired system pressure, resulting in higher energy bills and increased wear on the compressor. Additionally, excessive pressure drop can lead to refrigerant flow restrictions, causing the system to malfunction or even fail.
The correct pipe size for refrigerant suction piping is determined by considering the refrigerant flow rate, suction pressure, and pipe material. A larger pipe size is typically required for suction piping to minimize pressure drop and ensure proper system performance. The pipe size must also be compatible with the compressor and other system components to ensure safe and efficient operation.
Common mistakes to avoid when sizing refrigerant piping include underestimating the refrigerant flow rate, neglecting to consider pressure drop, and failing to account for pipe fittings and valves. Additionally, using incorrect or outdated data, such as incorrect pipe sizing charts or tables, can lead to inaccurate pipe size determination. It’s essential to follow established industry guidelines and best practices when sizing refrigerant piping to ensure accurate and reliable results.
To ensure that your refrigerant piping system is properly insulated, it’s essential to select the correct insulation material and thickness based on the system operating conditions and environment. The insulation should be able to withstand the maximum and minimum temperatures expected in the system, as well as any mechanical stresses or vibrations. Additionally, the insulation should be properly installed and maintained to ensure that it remains effective over the system’s lifespan.
