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關于制冷機毛細管長度的探討
關于制冷機毛細管長度的探討

      在冰箱、冰柜、空調器等小型工業制冷機系統中, 基本上采用毛細管作為節流機構。毛細管對制冷劑流量的調 節較小, 因此選擇其合適(hé shì)的長度對提高系統性能尤為重要。當制冷劑在毛細管內流動時, 壓力下降、液體閃 蒸, 使冷凝器中原來的高溫高壓液體變成低溫低壓液 體進入蒸發器。 在壓縮機停機(run out)時, 冷凝器中的一部分高壓制冷劑通過( tōng guò)毛細管向低壓側回流, 直到系統壓力平衡為止。若冷凝器容積過大, 或高壓側設有儲液器,停機后過量的制冷劑將流向蒸發器, 在蒸發器內進行二次冷凝, 使蒸發器變暖, 制冷效果降低(reduce), 蒸發器內充滿液體, 給下次啟動造成困難。 這點對于半封閉和全封閉壓縮機來說是相當重要的。
制冷(Refrigeration)劑在毛細管內的流動特征
      毛細管是利用流過液體比氣體容易的特性工作的。 裝在冷凝器后面的毛細管, 在正常負荷下其進口處充滿了液體, 如果裝置(zhuāng zhì)平衡被破壞, 即未被冷凝的制冷劑蒸汽進入毛細管, 則制冷劑的流量會大為減少; 反之, 液體制冷劑積聚在冷凝器內, 制冷劑被過冷, 那么制冷劑流量增加。如果選用合適的毛細管, 則毛細管對負荷和裝置內的狀態(state)變化(biàn huà)能自動修正, 顯示出它能在相當的范圍內滿足性能要求的功能。液體制冷劑以過冷狀態由1 點進入毛細管。管內液體部分的壓力降是一條直線。從液體閃發蒸汽、產生氣泡起到管末端為止, 壓力降并不是直線, 同時單位(dān wèi)長度壓力降越接近末端 越大, 以至于毛細管末端到進入蒸發(evaporate)器之間壓降最大。 由于管內制冷劑是絕熱流動, 所以從1 點開始制冷劑的溫度分布應保持進口溫度一直維持到壓力降 至該溫度所對應的飽和壓力2點為止。 實際上, 通過對毛細管的機理研究, 由于毛細管直徑很小, 制冷劑的流速較大,  通常情況下, 會出現亞穩定(解釋:穩固安定;沒有變動)狀態的液體—— 過熱液體的存在, 使得閃點的溫度和壓力并不對應, 一般閃點延遲 3℃左右。從3點以后壓力降低, 溫度降低, 壓力和溫度的曲線重合。
      單相可壓縮流體在等截面內流動會出現臨界流現象。 即當流體進出口壓差大到某一臨界值時, 質量(Mass)流量就不再增加, 稱之為達到臨界流。同樣, 毛細管內汽液兩相混合物也是一種可壓縮流體, 當毛細管的進口壓力保持不變, 制冷工質的質量流量將不會隨出口壓力減小而無限增大, 而是達到某一值后, 就不受出口壓力的影響而保持不變, 也會出現臨界流現象。 也就是說, 通過毛細管的流量, 是隨毛細管進口壓力的增加而增加, 而毛細管出口壓力降低時流量也會增加,但出口壓力降低到某一壓力以下, 流量就不再增加, 即出現臨界流現象, 這也是用毛細管來控制流量的重要特征(tè zhēng)。
毛細管長度對冷凝壓力和蒸發壓力的影響
      毛細管加長, 意味著流量減少。工業制冷機依靠壓縮機的作用提高制冷劑的壓力以實現制冷循環,按制冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式制冷機(以液壓蒸發制冷為基礎,制冷劑要發生周期性的氣-液相變)和氣體壓縮式制冷機(以高壓氣體膨脹制冷為基礎,制冷劑始終處于氣體狀態)兩種。 而對于一個固定的工業制冷機系統(system), 制冷劑的總量是一定的, 流量的減少, 必然會造成過多的液體集存于冷凝器中, 使冷凝壓力上升, 蒸發壓力降低(reduce)。 表1為對 K F 228GW  房間空調器 實測的毛細管取不同長度時的實驗(experiment)數據(data), 測試工況為標準(biāo zhǔn)制冷工況, 毛細管內徑為
  1. 5mm , 系統(system)充注量為900g。
      毛細管長度較最佳長度大時, 通過毛細管的流量減少, 過多的制冷劑積存在冷凝器(類別:換熱設備)中, 制冷劑浸潤蒸發器的面積減少, 造成系統冷凝壓力上升的同時, 蒸發壓力有所降低。工業制冷機依靠壓縮機的作用提高制冷劑的壓力以實現制冷循環,按制冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式制冷機(以液壓蒸發制冷為基礎,制冷劑要發生周期性的氣-液相變)和氣體壓縮式制冷機(以高壓氣體膨脹制冷為基礎,制冷劑始終處于氣體狀態)兩種。 根據(foundation)熱力學原理, 系統的能效比下降較為劇烈。
      毛細管取值較短時, 通過毛細管的流量增加, 由于制冷(Refrigeration)系統的充注量一定, 積存在冷凝器中的制冷劑 液體將減少, 不能保持毛細管進口處的液封。工業冷凍機裝有相序保護,電源短路保護,電流過載保護,高低壓控制,結冰保護,水流制,電子時間延遲等安全裝置。偏離程度越大, 制冷劑通過毛細管的流阻急劇上升, 制冷循環將不穩定, 形成惡性的液封振蕩循環, 雖然此時冷凝壓力和蒸發壓力變化(biàn huà)不大, 但系統的平均制冷量 將有明顯的減少, 使能效比降低(reduce)。
    采用毛細管節流的制冷(Refrigeration)系統存在一個與系統相匹配的最佳的毛細管長度, 偏離這個最佳的長度, 都 將使系統性能下降(descend)。 毛細管屬不可調節的節流機構(organization), 毛細管的尺寸與制冷系統的匹配必須經過反復實驗確定, 否則不能實用。在制冷系統維護時, 除了必須保證系統的清潔度外, 毛細管長度不可隨意增減, 這一點對保證系統性能特別重要(zhòng yào)。
      另外, 在關注毛細管長度對系統性能影響的同時, 還必須考慮系統制冷劑的充注量的問題。 制冷劑充注量過少, 會影響制冷效果; 過多會使冷凝壓力上升, 增加功耗, 同時也增加了停機回流問題。制冷劑的充注量也必須經過詳細的計算, 并由試驗確定。
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