Медные трубки малого диаметра, укрепленные небольшим количеством легирующих элементов, вполне могут выдержать подающиеся под высоким давлением новые хладагенты вроде СО2 (R-744). К такому выводу пришли специалисты Международной ассоциации производителей изделий из меди (International Copper Association; ICA).
Перспективные хладагенты и материалы для змеевиков
Хладагенты с низким уровнем показателя GWP (Global Warming Potential или Потенциал глобального потепления), как правило, используются при более высоких давлениях, чем стандартные “грязные” аналоги. Как следствие, змеевики теплообменников должны быть достаточно прочными, чтобы на протяжении всего периода полезной эксплуатации сохранять рабочие свойства при подобных повышенных давлениях.
Одним из хладагентов с очень низким уровнем GWP является R-744 (или диоксид углерода), при использовании которого в системах кондиционирования воздуха требуется вход на относительно высокие рабочие давления по сравнению с большинством других хладагентов.
Как известно, трубки малого диаметра, предназначенные для организации циркуляции хладагента, характеризуются снижением уровня давления разрыва при снижении толщины стенок. Следовательно, для эффективного использования хладагентов вроде R-744 понадобятся трубки с относительно толстыми стенками. Но есть способ увеличения уровня давления разрыва без повышения толщины стенок трубок и, как следствие, роста их стоимости. Речь об использовании высокопрочных сплавов меди с другими металлами.
Некоторые поставщики трубок для систем кондиционирования воздуха уже предлагают своим партнерами продукты их высокопрочных медных сплавов (низколегированной меди). Эти сплавы обладают высокой теплопроводностью, коррозионной стойкостью, а также хорошей пайкостью. При этом подобные сплавы меди с небольшими количествами других металлов значительно прочнее, чем чистая медь.
Текущей отраслевой стандарт
Отраслевым стандартом для теплообменников в системах кондиционирования воздуха и холодильных установках являются трубки из меди бескислородной с высоким содержанием фосфора (Deoxidized High Phosphorus; DHP). Данный материал также известен под названием C12200. Это практически чистая медь (содержание 99,9 процента) с небольшим процентом фосфора. Материал марки C12200 имеет почти те же механические свойства, что и медные сплавы высокой чистоты вроде C11000.
Характеристики и методы производства трубок из материала марки C12200 описаны в стандарте ASTM B359 “Стандартные спецификации на бесшовные трубы с литыми рёбрами из меди и медных сплавов для конденсаторов и теплообменников”, подготовленном специалистами Американского общества по испытанию материалов (American Society for Testing Materials; ASTM).
Трубки из материала марки C12200 характеризуются отличной стойкостью к атмосферным воздействиям и очень хорошей устойчивостью к воздействию многих химических веществ. Они часто используется в средах, где требуется высокая защита от коррозии. Трубки из C12200 могут быть легко сварены и спаяны.
Более прогрессивная альтернатива C12200
Более прогрессивной альтернативой материалу марки C12200 выступает низколегированная медь, которая содержит небольшой процент других химических элементов, таких как никель, олово, железо или другие металлы.
Эти легирующие элементы значительно укрепляют медные трубки за счет уменьшения размера и повышения плотности частиц в микроструктуре, результатом чего выступает увеличение устойчивости к деформации. Поставщики трубок из низколегированной меди сообщают об увеличении уровня разрушающего давления на 20 процентов по сравнению с C12200 при одинаковой толщине стенки.
Между тем, коэффициенты теплопередачи и уровни падения давления в случае трубок из низколегированной меди для систем кондиционирования воздуха аналогичны тем, которые достигаются с использованием материала марки C12200. При этом процесс пайки трубок из высокопрочной низколегированной меди очень похож на пайку изделий из стандартных сплавов, так что дополнительное обучение специалистов при переходе на новый материал не потребуется.
“Применение высокопрочной низколегированной меди дает больше возможностей для снижения толщины стенок изготавливаемых из нее трубок. Тем самым достигается дополнительная экономия материалов и повышение энергетической эффективности змеевиков теплообменников “, сказал Найджел Коттон из Международной ассоциации производителей изделий из меди.
По его словам, благодаря нанесению на внутренние стенки трубок из высокопрочной низколегированной меди специальных микроканавок они (трубки) могут демонстрировать чрезвычайно высокую прочность и эффективности теплопередачи, даже несмотря на уменьшение диаметра.
Такой подход позволяет добиться повышения площади соприкосновения с хладагентом, делая трубки низкого диаметра из рассматриваемого материала идеальным вариантом для покупателей систем кондиционирования воздуха и холодильных систем, отдающих предпочтение высокой эффективности и экологически чистым хладагентам.
Что такое ICA?
Международной ассоциации производителей изделий из меди является членской некоммерческой организаций, в состав которой входят 43 компании, представленные на стремительно растущем мировом и региональных рынках изделий из меди. Количество партнеров организации превышает пять сотен. Ее целью выступает повышение надежности, качества, безопасности и прочих технических характеристик изделий из меди для повышения качества жизни по всему миру.
Головной офис ICA находится в Нью-Йорке (США). Представительства организации действуют в четырех основных регионах: Азия, Европа и Африка, Латинская Америка и Северная Америка. Программы и инициативы ICA реализуются на территории почти 60 странах через ее региональные отделения.
