Komplexní analýza aplikace, výběru a výkonu závitových bezpečnostních ventilů z mosazi ve chlazení

Komplexní analýza aplikace, výběru a výkonu závitových bezpečnostních ventilů z celého mosazi v chladicích zařízeních

Úvod

V chladicích systémech, jako jsou chladiče, skleníky na chlazení a komerční chladicí zařízení, slouží bezpečnostní ventily jako konečná mechanická pojistka proti abnormálnímu nárůstu tlaku. Když tlak v systému překročí povolený práh, musí se bezpečnostní ventil musí rychle otevřít a odvést přebytečný tlak, aby se zabránilo katastrofálním poruchám, jako je poškození kompresoru, prasknutí potrubí nebo únik chladiva.

Mezi různými typy pojistných ventilů jsou závitové celomosazné pojistné ventily široce využívány v chladicích aplikacích díky vynikající kompatibilitě s běžnými chladivy, stabilní tepelné vodivosti, spolehlivému těsnění a snadné instalaci. Jsou rozsáhle používány v průmyslových chladicích systémech, komerčním chladicím zařízení i v kompaktních domácích chladicích jednotkách.

Podle ASME BPVC oddíl VIII musí být odchylka mezi nastavenou tlakovou úrovní pojistného ventilu a maximálním přípustným pracovním tlakem systému (MAWP) omezena na ±3 %, zatímco propustnost ventilu musí splňovat alespoň 1,2násobek maximální tlakové kapacity systému. Norma ISO 4126-1 dále stanoví, že únikové množství pojistných ventilů používaných v chladicích systémech nesmí překročit 10⁻⁶ mbar·L/s. Za standardních provozních podmínek závitové celomosazné pojistné ventily spolehlivě splňují nebo překračují tyto požadavky.

Podrobná analýza produktu: Konstrukční a materiálové výhody

Konstrukční složení a materiálové vlastnosti

Závitové bezpečnostní ventily z plného mosazného materiálu obvykle využívají celomosaznou konstrukci těla ventilu, přičemž jsou vybírány mosazi H59-1 nebo H62 podle požadavků aplikace.

Mosaz H59-1 nabízí vynikající obrobitelnost a vysokou přesnost závitu, což ji činí vhodnou pro komerční chladicí systémy vyžadující častou montáž a údržbu. Její pevnost v tahu a tvrdost umožňují odolávat opakovaným tlakovým špičkám.

Mosaz H62 poskytuje vyšší odolnost proti korozi a mechanickou stabilitu. Je chemicky slučitelná s amoniakem i běžnými HFC chladivy a nabízí vysokou tepelnou vodivost, která snižuje riziko trhlin způsobených rychlými změnami teploty.

Princip činnosti a klíčová výkonnostní data

Ovládací mechanismus

Závitové bezpečnostní ventily z celého mosazného materiálu fungují na principu přímého působení pružiny. Za normálních podmínek pružinová síla tlačí uzavírací disk proti sedlu ventilu, čímž udržuje utěsněný stav. Když tlak v systému dosáhne nastavené hodnoty, tlaková síla kapaliny překoná sílu pružiny, zvedne disk a umožní odvod přebytečného tlaku. Jakmile tlak klesne na úroveň znovuzavření, pružina vrátí disk do původní polohy a obnoví utěsnění.

Ověření výkonu

Zkušební měření propustnosti provedená dle API 526 prokázala vybíjecí koeficienty v rozmezí 0,9 až 0,95, což je výrazně vyšší než u litinových bezpečnostních ventilů. Například ventil DN20 provozovaný s chladivem R404A může dosáhnout propustnosti přibližně 180 kg/h, což je dostatečné pro komerční chladicí systémy o výkonu 5 tun.

Doba odezvy se pohybuje od 0,1 do 0,3 sekundy v celém rozsahu provozních teplot od −40 °C do 120 °C. Testování trvanlivosti ukazuje degradaci těsnění pod 3 % po 10 000 cyklech, přičemž životnost obvykle dosahuje 8 až 12 let při řádné údržbě.

Aplikovatelné a omezené scénáře

Výhodné aplikace

Závitové bezpečnostní ventily z plného mosazného materiálu jsou kompatibilní s chladivy HFC, jako jsou R134a, R404A a R410A, stejně jako s amoniakálními systémy. Rychlost koroze zůstává výrazně nižší ve srovnání s ventily z uhlíkové oceli. Závitová spojení umožňují rychlou instalaci bez svařování, což je ideální pro omezené prostory.

Při nízkých teplotách si mosaz H62 zachovává vysokou rázovou houževnatost, což zajišťuje spolehlivý provoz v prostředích nízkoteplotního chlazení.

Omezené aplikace

Mosazné pojistné ventily nejsou vhodné pro chladiva obsahující chlor, jako je R22 nebo R123, kvůli chemickým reakcím, které mohou způsobit korozi. V systémech, kde překračuje MAWP 3,5 MPa, by měly být vybrány pojistné ventily z legované oceli.

Průvodce výběrem: Daty řízený přístup

Určení tlakových parametrů

Nastavovací tlak by měl být definován jako 1,05 až 1,10násobek MAWP, ale zároveň musí zůstat pod jmenovitým tlakem ventilu. Tlak znovuzavření se obvykle pohybuje mezi 90 % a 95 % nastavovacího tlaku, přičemž u systémů citlivých na tlakové fluktuace se doporučují vyšší hodnoty.

Propustnost při odlehčování a volba velikosti

Propustnost při odlehčování musí být vypočtena podle metodiky API 520 s ohledem na vlastnosti chladiva a chladicí výkon systému. Volba jmenovitého průměru by měla být založena na vypočtené průtočné ploše, nikoli pouze na velikosti potrubí.

Přizpůsobivost prostředí

Typ závitu, ochrana proti korozi a výběr materiálu pro nízké teploty musí být ověřeny. Pro korozivní nebo nízkoteplotní prostředí se doporučují těla ventilů s niklovým povrchem a pružiny z materiálu SUS316L.

Běžné chyby při výběru a způsoby jejich vyhnutí

Mezi typické chyby při výběru patří volba ventilů pouze na základě průměru potrubí, nastavení tlaku shodného s maximálním povoleným pracovním tlakem (MAWP), ignorování kompatibility s chladivem nebo použití standardních pružin v nízkoteplotních podmínkách. Tyto problémy lze vyřešit správným výpočtem, ověřením materiálu a dodržováním příslušných norem.

Upozornění k instalaci

Poloha instalace a potrubí

Pojistné ventily musí být nainstalovány svisle v nejvyšším místě tlaku chladicího systému. Vstupní potrubí nesmí omezovat tok a odpor výstupního potrubí musí zůstat v mezích přípustného zpětného tlaku.

Uvedení do provozu a údržba

Po instalaci musí být těsnost a kalibrace nastaveného tlaku ověřeny pomocí testování inertním plynem. Pravidelné kontroly a rekalebra každý jeden až dva roky jsou nezbytné pro zajištění dlouhodobé spolehlivosti.

Scénáře použití a praktické příklady

Průmyslové amoniakální chladicí systémy

Ve skladovacích zařízeních s amoniakem vykazují správně vybrané bezpečnostní ventily z mosazi stabilní provoz a nižší náklady na údržbu ve srovnání s alternativami z litiny.

Komerční chladicí zařízení

Supermarketové chladicí systémy profitují z konzistentního těsnicího výkonu za častých podmínek start–stop, čímž se zlepšuje stabilita teploty a snižují se provozní stížnosti.

Domácí chladicí jednotky

Kompaktní bezpečnostní ventily z mosazi poskytují spolehlivou ochranu proti přetlaku a zároveň splňují přísné požadavky na prostor a hlučnost v domácích chladicích zařízeních.

Závěr

Závitové bezpečnostní ventily z celého mosazného materiálu hrají klíčovou roli při zabezpečení chladicích systémů prostřednictvím spolehlivého uvolňování tlaku, rychlé odezvy a vynikající kompatibility materiálů. Správný výběr a instalace na základě výpočtů a provozních podmínek zajišťují dlouhodobou bezpečnost, snížené náklady na údržbu a stabilní výkon systému.