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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。制冷技术课程分组讨论题5 月讨论题九 :对于一台采用 R22 为制冷剂的 1.5HP 容量房间分体空调器 , 名义制冷量为 3500W, 主要部件包括压缩机、 风冷冷凝器 ( 室外机 ) 、 毛细管节流机构、 室内翅片管换热器及气液分离器 ( 容积为 2 升 ) 。试经过理论确定该分体空调器的毛细管长度。 房间空调器设计工况为 : 蒸发温度 7 , 冷凝温度 55 , 液体温度 50 , 吸气温度 18。要求 : ( 1) 分析毛细管节流的工作原理 ; ( 2) 明确制冷系统毛细管长度的确定方法 ; ( 3) 编制毛细管长度计算程序
2、; ( 能够采用 matlab 编程 , 直接调用 RefProf 软件中的制冷剂数据库 ) ( 4) 分析毛细管长度对制冷系统运行性能对影响。答案 :1.毛细管节流的工作原理毛细管一般指内径为0.42.0mm 的细长铜管。作为制冷系统的节流机构 , 毛细管是最简单的一种 , 因其价廉、 选用灵活 , 故广泛用于小型制冷装置中 , 最近在较大制冷量的机组中也有采用 , 如我公司 10 匹柜机采用了 , 甚至在更大的单冷系统也有用到 , 某公司40KW 的水冷柜机机组中也有采用。当前公司使用的毛细管的规格有 : 1.24mm 、 1.37mm、 1.63mm。定制的毛细管规格有 : 1.8mm
3、、2.1mm、 2.4, 还有 6mm、 8mm 的铜管也可做较大系统节流用等。毛细管节流是利用制冷剂在细长管内流动的阻力而实现的。按资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。使用情况 , 毛细管能够是有热交换和无热交换的, 故制冷剂流经毛细管的过程能够典型化为绝热膨胀过程和有热交换的膨胀过程。当前公司基本上采用绝热膨胀的方式。制冷剂在毛细管中的流动状态, 沿管长方向的压力和温度变化,如图1 所示。1)过冷区从冷凝器流出的液体制冷剂以过冷状态1 点进入毛细管内流动 ,并随着压力的降低液体过冷度不断减小, 直至变为饱和液体,即理论闪点2 点, 此段制冷剂状态为单相液体。在这一
4、段中制冷剂在管内为绝热流动, 同时因流速不变, 其管内液体部分的压力降是一条直线。2) 亚稳区即从毛细管内流动的制冷剂的理论闪点2 点到达到饱和湿蒸汽点 3 点。经过对毛细管的机理研究, 由于毛细管直径很小, 制冷剂的流速较大, 一般情况下 , 会出现亚稳定状态的液体过热液体的存在 , 使得闪点的温度和压力并不对应, 一般闪点延迟3C 左右。3) 两相区从 3 点开始制冷剂为汽液两相流动, 随着压力的降低, 温度也降低 , 压力和温度曲线重合。毛细管内汽液两相混合物也是一种可压缩流体 , 当毛细管的进口压力保持不变 , 制冷剂的质量流量将不会随出口压力减小而无限增大 , 而是达到某一值后 ,
5、就不受出口压力的影响而保持不变 , 也会出现临界流现象 , 也就是说 , 经过毛细资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。管的流量 , 是随毛细管进口压力的增加而增加 , 而毛细管出口压力降低时流量也会增加 , 但出口压力降低到临界压力以下 , 流量就不再增加 , 即出现临界流现象 , 这也是用毛细管来控制流量的重要待征。图 1 制冷剂沿毛细管流动的状态变化过程2.毛细管的计算方法1)经验公式毛细管的计算公式到当前为止都不是很精确。 现介绍一种从管道阻力计算中推导出来的经验公式。 公式中的所取的摩阻系数采用勃兰休斯公式 , 即0 .25f0.3164Re根据有关报导 ,
6、此公式作为摩阻系数计算毛细管长度 , 更能接近实际。毛细管计算的经验公式如下 :LPRe 0.25d0.1582w 2资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。式中P 压力差 ( Pk-Pe) , 单位为PaRe雷诺数 ,L 毛细管长度, 单位 mw制冷剂流量, 单位 m/s制冷剂密度, 单位 kg/m3d毛细管内径, 单位 m2)类比法由于毛细管的理论计算比较复杂, 因此选配毛细管的方法, 一般是用计算法( 或图解法 ) 初步计算毛细管的直径和长度, 然后再用实验的方法以验证精确的直径与长度。而实用上还能够采用一种所谓类比法。这是一种经验方法, 即参考比较成熟的同类产品进
7、行类比而选择所需要的毛细管。可先从已经生产的老产品中挑选一种与所设计的新产品具有相同或相近的工况, 然后按比例推算新产品所需毛细管的尺寸, 然后加以实验验证。公司小系统, 特别是家用空调应该经常见该方法。3)计算机辅助设计经过相关文献的查阅, 能够看出 , 现国内外毛细管的计算机方法的数学模型都很类似, 主要区别在于一些公式的选取, 现择选其中一篇含金量较高文章如下, 希望能参考其中的公式, 编写出毛细管计算的实用程序。最后在实验的基础上对其进行修正。( 节选冰箱系统毛细管计算模型, 作者 : 赵晓宇、 韩礼钟、朱明善。工程热物理学报, 1995.5, 该课题为国家计委”八五”资料内容仅供您学
8、习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。重点攻关项目 , 曾于 1994 年 l0 月在浙江宁波召开的中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议上宣读)资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。4.毛细管长度对系统的影响1）吸、 排气压力灌注量一定时, 随毛细管长度的增加, 吸气压力降低, 排气资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。压力升高。增加毛细管的长度 , 则经过毛细管的质量流量下降 , 向蒸发器供液减少 , 开始时压缩机质量流量不变 , 导致蒸发器内工质减少 , 蒸发压力下降 , 冷凝器内工质增多 , 冷凝压力上升。 随着吸气比容开
9、始上升 , 压缩机质量流量下降 , 高低压压差增大 , 使压缩机的输气系数下降 , 加大压缩机质量流量的下降趋势 , 同时随压差增大 , 毛细管节流量又有所回升 , 最后当毛细管和压缩机两者的质量流量相等使 , 整个系统稳定运行。这时 , 蒸发压力和吸气压力下降 ,冷凝压力和排气压力上升, 系统质量流量减少。2）功率和电流空调器的功率主要由压缩机和风机电机两部分组成, 其中风机电机的功率很小且基本不变 , 主要是压缩机随运行情况变化。压缩机的指示功率为 :(k1) / kPim *k / k1 * Ps* Vs*(Pd / Ps)1/i能够看出 , 指示功率与质量流量、高低压比成正比。压缩机功率主要受质量流量的影响, 随灌注量的增加, 压缩机质量流量增大功率上升。灌注量一定 , 随毛细管减短 , 质量流量增加 , 冷凝压力下降 , 蒸发压力上升 , 压比减小。根据上式 , 随质量流量的增加 , 功率有增大趋势 , 而随压比减少 , 功率又有减少的趋势 , 这两者相互制约。经过实验能够得到 , 实验范围内流量的影响起决定作用 , 即毛细管的减短 , 流量增大 , 功率上升。电流的变化规律与功率一致。
