خصوصیات لوله های مسی مورد استفاده در صنایع تهویه مطبوع و تأسیسات گرمایشی و سرمایشی

در این مقاله به برخی از ویژگی های لوله های مسی که سبب استفاده گسترده آن ها در صنایع حرارتی و برودتی و سیستم های تهویه مطبوع می شوند پرداخته شده است.

 

صنایع تهویه مطبوع و صنایع برودتی همواره سعی در به حداقل رساندن اثرات نشت ماده مبرد، جلوگیری از پدیده  گرم شدن کره زمین وهمچنین از بین رفتن  لایه اوزن، که به طور فزاینده ای در ارتباط با فعالیت انسانی می باشد، دارند.

بسیاری از مواد مبرد که قبلا مورد استفاده قرار می گرفتند،  برای جلوگیری از تاثیر مخرب بر محیط زیست محدود شده و در برخی موارد به طور کامل استفاده از آن ها ممنوع شده اند. مواد مبرد بوسیله معیار افزایش گرمای کره زمین  ویا GWP سنجیده می شود.

این معیار GWP  پتانسیل ایجاد گرمایش جهانی را مقایسه می کند. معیار این مقایسه تولید دی اکسید کربن توسط ماده مبرد می باشد. هر چه عدد GWP بیشتر باشد، ماده مبرد خطر بیشتری برای گرمایش کره زمین ایجاد می کند.

برای مثال،R-22، یک مبرد متداول قدیمی با GPW 2400 می باشد.ماده مبرد R-134a مبرد به عنوان یک جایگزین برای R-22،با GPW 1300 مورد استفاده قرار می گیرد وR-410a، یکی دیگر از مبرد  با پایین GWP، دارای GWP 1725 می باشد. در حالی که این مبرد ها از نظر GWP بسیار بهتر و پایین تر از مواد مبردی هستند که قبلا مورد استفاده قرار می گرفتند، با این حال اثرات مخربی بر روی گرمایش کره زمین دارد.

سیستم های خنک کننده اولیه از دو ماده آمونیاک و دی اکسید کربن به عنوان مبرد استفاده می گردند. هر دو این مبرد ها، اثرات زیست محیطی بسیار مخربی داشتند.

آمونیاک ماده ای بسیار سمی است به همین علت نگرانی های بسیار زیادی در مورد بخطر انداختن سلامت انسان ایجاد می کرد. از طرف دیگر دی اکسید کربن تحت فشار بسیار زیاد عمل می کند.

لوله های مسی استاندارد برای لوله کشی و استفاده از آمونیاک به عنوان ماده مبرد به علت تمایل بالا به خوردگی مناسب نیست، واستحکام لازم جهت تحمل فشار و دمای مورد نیاز کربن دی اکسید به عنوان ماده مبرد را  ندارد. تولید  آلیاژ مس (UNS C19400)که حاوی درصد کمی از آهن (۹۷٪مس، کمتر ۲٫۱٪ – ۲٫۶٪ آهن) سبب ایجاد یک تحول بزرگ در سیستم های تبرید فشاربالا از جمله سیستم هایی که از  از دی اکسید کربن (CO2 ) استفاده می کردند بوجود آورد.

در طراحی یک سیستم، تمامی لوله ها و اتصالات باید در مجموع  در نظر گرفته شود، چراکه نصب و اجرای هر یک از آن ها تضمین کننده تحمل فشار توسط سیستم می باشد.

لوله و اتصالات مسی در ابعاد O.D  به ۳  O.D قابل عرضه می باشند. داخل این لوله ها تمیز و عاری از هرگونه آلودگی می باشد، همچنین هر دو انتهای آن ها بر طبق استاندارد  ASTM  بسته می باشد.

در زیر به چند نمونه از ویژگی های منحصر بفرد لوله ها مسی که سبب استفاده ی گسترده از آن ها در صنعت تهویه مطبوع می شود اشاده شده است:

مقاومت بالا

عملکرد لوله های مسی به منظور کارکرد در فشار و دمای بالا برطبق استانداردهای جهانی مورد بررسی قرار می گیرد. بنابراین، خواص فیزیکی وابعاد لوله به جز قطر خارجی، از تنوع بالایی برخوردار است. لوله های مسی کشیده شده به علت استحکام بالایی که دارند، برای لوله کشی در صنایع تهویه مطبوع استفاده می شوند. در لوله کشی تأسیسات گرمایشی و سرمایشی، لوله ها نیاز به تقویت خطوط افقی را در فواصل حدود ۸ فوت برای اندازه های ۱ اینچ و کوچکتر و در فاصله حدود ۱۰ فوت برای اندازه های بزرگتر دارند.

لوله های عمودی معمولا در هر قسمت و یا حدود هر ۱۰ فوت نیاز به تقویت دارند، اما برای لوله کشی های طولانی که ممکن است چند قسمت جدا از هم وجود داشته باشد، مقررات معمول برای انبساط وانقباض لوله ها بدین گونه است که باید وسیله ای جهت مهار کردن حرکات جانبی وجود داشته باشد. لوله های آنیل شده مسی به صورت کویل امکان لوله کشی های بلند صنایع تهویه مطبوع بدون استفاده ازاتصالات را فراهم می کند. در لوله کشی صنایع تبرید و تهویه مطبوع عمودی، لوله ها باید حداقل هر ۱۰فوت تقویت شوند ولوله های افقی هر ۸ فوت نیاز به تقویت دارند.

مقاومت بالا در برابر خرد شدن

برای اندازه گیری استحکام لوله های مسی مورد استفاده درصنایع تهویه مطبوع آزمایش مشخصی با قرار دادن یک نوار فولادی  اینچی که برسطح یک لوله آنیل شده ۱ اینچی قرار داده شده انجام می شود و سپس فشاری عمودی به آن وارد می گردد.  حتی با وجود اعمال این فشار متمرکز، فشاری معادل ۷۰۰ پوند برای خرد کردن قطر اصلی لوله های مسی مورد نیاز است. لوله ای با قطر خارجی دو اینچ به علت ضخامت دیواره های بزرگتر،فشار بیشتری را قبل از خرد شدن تحمل می کند.

تحمل ضربه قوچ (چکش آبی)

ضربه قوچ و یا چکش آب، اصطلاح مورد استفاده برای توصیف نیروهای مخرب، سر و صدا و ارتعاشاتی است که در یک سیستم  لوله کشی آب ایجاد می شود، زمانی که جریان سیال داخل لوله به طور ناگهانی توسط بستن شیر متوقف می شود. یک ضربه قوچ  هنگامی اتفاق می افتد، یک موج با فشار بالا در سیستم لوله کشی برگشت می کند و این ضربه تا زمانی ادامه میابد که انرژی موج در تلفات اصطکاکی صرف شود. می توان صدای ناشی از چنین فشارهای شدیدی را با افزودن یک محفظه هوا و یا دستگاه بازدارنده موج کنترل کرد. لوله های مسی مورد استفاده در صنایع تهویه مطبوع، مقاومت مناسبی در برابر ضربه قوچ از خود نشان می دهند.

عوامل خوردگی و فرسایش لوله مسی

ترکیب شیمیایی سیالات از آنجا که گاه خورنده و گاه فرساینده می باشند از مهمترین فاکتور ها در کیفیت جریان سیال در لوله است.
خوردگی و فرسایش لوله های مسی می تواند با عملکرد و یا نصب نادرست لوله ها نیز تشدید شوند.
به عنوان مثال بر آمدگی هایی که در انتهای لوله های بریده شده ایجاد میشوند، می تواند باعث ایجاد تلاطم موضعی سیال درلوله ها و بالا رفتن سرعت سیال شود که خوردگی و فرسایش لوله ها در دراز مدت را به همراه خواهد داشت.
لوله های مسی که در سیستم های تهویه مطبوع بکار می روند به ندرت دچار زنگ زدگی می شوند، مگر در هنگامی که در طراحی یا نصب تاسیسات گرمایشی و سرمایشی اشتباهی صورت گرفته باشد.
یک شیب افقی نامناسب می تواند باعث شود مایع داخل لوله ساکن مانده و بدون جریان در آن جمع شود و سبب خوردگی لوله مسی شود. اگر گاز سولفید هیدروژن در حجم زیاد در داخل لوله جریان یابد نیز باعث خوردگی لوله های مسی می شود.

مقاومت در برابر ارتعاش

هنگامی که توجه دقیقی به نقش لرزه های استاتیکی و دینامیکی در طراحی یک سیستم شود، لوله های مسی می توانند مقاومت بسیار بالایی در برابر ارتعاش را از خود نشان دهند.

هنگام نصب سیستم های تهویه مطبوعی که لرزش و ارتعاش دارند بایستی اطمینان حاصل شود که لوله ها دارای تنش نباشند که سبب خم شدن یا عدم تقارن در لوله کشی شود. تنش های باقی مانده همراه با ارتعاش می تواند موجب ایجاد ضریب خستگی بالا در خم ها واتصالات مسی بکار رفته در صنایع گرمایشی و سرمایشی و در نتیجه شکسته شدن لوله ها شود.

طول عمر

در شرایط عادی اگر لوله های مسی مورد استفاده در سیستم های سرمایشی و گرمایشی به درستی طراحی و نصب شده باشند، قطعا طول عمر بالایی خواهند داشت تا آنجا که به ندرت نیاز به تعویض خواهند داشت.
همچنین به منظور جلوگیری از خوردگی، برخلاف فلزات دیگر به لایه رنگی نیازی ندارند و در حین پروسه تولید در کارخانه، یک لایه نازک در داخل لوله ایجاد می‌ شود که یک محافظ طبیعی در برابر خوردگی را ایجاد می‌ کند.

گروه بازرگانی مکاکو عرضه کننده کویل و کلاف های مسی مورد استفاده در صنایع تهویه مطبوع و همچنین با کیفیت ترین اتصالات مسی و ملزومات مورد استفاده در تأسیسات گرمایشی و سرمایشی می باشد.