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      在冰箱、冰柜、空調(diào)器等小型工業(yè)冷水機系統(tǒng)中, 基本上采用毛細(xì)管作為節(jié)流機構(gòu)。毛細(xì)管對制冷劑流量的調(diào) 節(jié)較小, 因此選擇其合適的長度對提高系統(tǒng)性能尤為重要。當(dāng)制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)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(fā)器。 在壓縮機停機時, 冷凝器中的一部分高壓制冷劑通過毛細(xì)管向低壓側(cè)回流, 直到系統(tǒng)壓力平衡為止。若冷凝器容積過大, 或高壓側(cè)設(shè)有儲液器,停機后過量的制冷劑將流向蒸發(fā)器, 在蒸發(fā)器內(nèi)進行二次冷凝, 使蒸發(fā)器變暖, 制冷效果降低, 蒸發(fā)器內(nèi)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(dāng)重要的。

制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的流動特征

      毛細(xì)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(xì)管, 在正常負(fù)荷下其進口處充滿了液體, 如果裝置平衡被破壞, 即未被冷凝的制冷劑蒸汽進入毛細(xì)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(nèi), 制冷劑被過冷, 那么制冷劑流量增加。如果選用合適的毛細(xì)管, 則毛細(xì)管對負(fù)荷和裝置內(nèi)的狀態(tài)變化能自動修正, 顯示出它能在相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)滿足性能要求的功能。液體制冷劑以過冷狀態(tài)由1 點進入毛細(xì)管。管內(nèi)液體部分的壓力降是一條直線。從液體閃發(fā)蒸汽、產(chǎn)生氣泡起到管末端為止, 壓力降并不是直線, 同時單位長度壓力降越接近末端 越大, 以至于毛細(xì)管末端到進入蒸發(fā)器之間壓降最大。 由于管內(nèi)制冷劑是絕熱流動, 所以從1 點開始制冷劑的溫度分布應(yīng)保持進口溫度一直維持到壓力降 至該溫度所對應(yīng)的飽和壓力2點為止。 實際上, 通過對毛細(xì)管的機理研究, 由于毛細(xì)管直徑很小, 制冷劑的流速較大,  通常情況下, 會出現(xiàn)亞穩(wěn)定狀態(tài)的液體—— 過熱液體的存在, 使得閃點的溫度和壓力并不對應(yīng), 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(nèi)流動會出現(xiàn)臨界流現(xiàn)象。 即當(dāng)流體進出口壓差大到某一臨界值時, 質(zhì)量流量就不再增加, 稱之為達到臨界流。同樣, 毛細(xì)管內(nèi)汽液兩相混合物也是一種可壓縮流體, 當(dāng)毛細(xì)管的進口壓力保持不變, 制冷劑的質(zhì)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(xiàn)臨界流現(xiàn)象。 也就是說, 通過毛細(xì)管的流量, 是隨毛細(xì)管進口壓力的增加而增加, 而毛細(xì)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(xiàn)臨界流現(xiàn)象, 這也是用毛細(xì)管來控制流量的重要特征。

毛細(xì)管長度對冷凝壓力和蒸發(fā)壓力的影響

      毛細(xì)管加長, 意味著流量減少。 而對于一個固定的工業(yè)冷水機系統(tǒng), 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(fā)壓力降低。 表1為對 K F 228GW  房間空調(diào)器 實測的毛細(xì)管取不同長度時的實驗數(shù)據(jù), 測試工況為標(biāo)準(zhǔn)制冷工況, 毛細(xì)管內(nèi)徑為 1. 5mm , 系統(tǒng)充注量為900g。

      毛細(xì)管長度較最佳長度大時, 通過毛細(xì)管的流量減少, 過多的制冷劑積存在冷凝器中, 制冷劑浸潤蒸發(fā)器的面積減少, 造成系統(tǒng)冷凝壓力上升的同時, 蒸發(fā)壓力有所降低。 根據(jù)熱力學(xué)原理, 系統(tǒng)的能效比下降較為劇烈。

      毛細(xì)管取值較短時, 通過毛細(xì)管的流量增加, 由于制冷系統(tǒng)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(xì)管進口處的液封。偏離程度越大, 制冷劑通過毛細(xì)管的流阻急劇上升, 制冷循環(huán)將不穩(wěn)定, 形成惡性的液封振蕩循環(huán), 雖然此時冷凝壓力和蒸發(fā)壓力變化不大, 但系統(tǒng)的平均制冷量 將有明顯的減少, 使能效比降低。

    采用毛細(xì)管節(jié)流的制冷系統(tǒng)存在一個與系統(tǒng)相匹配的最佳的毛細(xì)管長度, 偏離這個最佳的長度, 都 將使系統(tǒng)性能下降。 毛細(xì)管屬不可調(diào)節(jié)的節(jié)流機構(gòu), 毛細(xì)管的尺寸與制冷系統(tǒng)的匹配必須經(jīng)過反復(fù)實驗確定, 否則不能實用。在制冷系統(tǒng)維護時, 除了必須保證系統(tǒng)的清潔度外, 毛細(xì)管長度不可隨意增減, 這一點對保證系統(tǒng)性能特別重要。

      另外, 在關(guān)注毛細(xì)管長度對系統(tǒng)性能影響的同時, 還必須考慮系統(tǒng)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(jīng)過詳細(xì)的計算, 并由試驗確定。