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淺析毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與使用

   2020-04-13 子琪3129
核心提示:小型商用制冷裝置,如小型冷飲水機(jī)、小型冰淇淋機(jī)等,通常采用毛細(xì)管代替熱力膨脹閥作為節(jié)流機(jī)構(gòu)。毛細(xì)管的管徑一般為0.6一2mm的等截面紫銅管,長度在0.5m以上。

    小型商用制冷裝置,如小型冷飲水機(jī)、小型冰淇淋機(jī)等,通常采用毛細(xì)管代替熱力膨脹閥作為節(jié)流機(jī)構(gòu)。毛細(xì)管的管徑一般為0.62mm的等截面紫銅管,長度在0.5m以上。由于它的長度和小管孔徑產(chǎn)生的高摩擦阻力,以及在毛細(xì)管中逐漸形成的閃發(fā)氣體而產(chǎn)生的節(jié)流效果.使液體的壓力降低到它的飽和壓力以下。毛細(xì)管的作用和熱力膨脹閥類似,起限制或定量供給冷凝器到蒸發(fā)器的液體流量,同時(shí)也維持這兩個(gè)部件之間需要的運(yùn)行壓力差。

    當(dāng)給定毛細(xì)管的長度和孔徑時(shí),毛細(xì)管的阻力特性亦隨之恒定。在任一時(shí)間內(nèi)通過毛細(xì)管的液體流速與毛細(xì)管兩端的壓力差成正比。這里所說的壓力差即為系統(tǒng)蒸發(fā)器與冷凝器之間的壓力差。由于毛細(xì)管和壓縮機(jī)在系統(tǒng)中是串聯(lián)連接的,顯然毛細(xì)管的通流能力應(yīng)該等于壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的抽吸能力。因此.如果系統(tǒng)是有效地維持在設(shè)計(jì)壓力下運(yùn)行,則確定的毛細(xì)針長度和管徑應(yīng)滿足在設(shè)計(jì)條件下的通流能力正好等于壓縮機(jī)在同樣條件下的抽吸能力。

    如果毛細(xì)管的阻力.也即是毛細(xì)管的通流能力大于或小于壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)條件下的抽吸能力,則系統(tǒng)運(yùn)行的平衡點(diǎn)將建立在設(shè)計(jì)條件以外的某個(gè)運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)。例如,如果毛細(xì)管的阻力太大(毛細(xì)管太長或孔徑太小),則毛細(xì)管的通流能力將比壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)條件下的抽吸能力;這時(shí)蒸發(fā)器將缺液,過多的液體回吸到冷凝器的低部,即在毛細(xì)管的人口處積聚。事實(shí)上蒸發(fā)器的缺液會導(dǎo)致壓縮機(jī)吸汽壓力的降低,而冷凝器中液體的聚積會減少冷凝器的有效冷凝面積,致使冷凝度變高。從而使壓縮機(jī)在偏離設(shè)計(jì)工況的條件下運(yùn)行,該平衡點(diǎn)是比系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力低的吸汽壓力和高的冷凝壓力點(diǎn)。在此運(yùn)行狀態(tài)下,由干壓縮機(jī)的抽吸能力被降低,致使整個(gè)系統(tǒng)的制冷能力少于設(shè)計(jì)能力。另一方面當(dāng)毛細(xì)管沒有足夠的阻力時(shí)(毛細(xì)管太短或是閥的孔徑太大),毛細(xì)管的通流能力將大于壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)條件下的抽吸能力,該運(yùn)行條件下蒸發(fā)器的過反供液將會引起液體進(jìn)入壓縮機(jī)的危險(xiǎn)。同樣,在冷凝器中將沒有液體封住毛細(xì)管的入口處。因此,沒有冷凝的氣體將會隨著液體一起進(jìn)入毛細(xì)管流向蒸發(fā)器,會使系統(tǒng)的制冷能力降低。由于過多的制冷劑流量通過毛細(xì)管,壓縮機(jī)將沒有能力去降低蒸發(fā)器壓力到期望位。

    使用毛細(xì)管的制冷系統(tǒng)運(yùn)行的最大效率位只在一個(gè)運(yùn)行工況點(diǎn),除此之外的運(yùn)行工況均使制冷系統(tǒng)的效率略微低于最大值,所以合理的設(shè)計(jì)和使用毛細(xì)管是完全必要的。通常,生產(chǎn)廠家是按一定的運(yùn)行工況設(shè)計(jì)選定了毛細(xì)管的規(guī)格尺寸。當(dāng)制冷系統(tǒng)正常負(fù)荷變化(增加或減少)時(shí),毛細(xì)管的通流能力隨之相應(yīng)的增加或減少。事實(shí)上,毛細(xì)通流能力的調(diào)節(jié)一方面由冷凝器內(nèi)冷凝壓力的變化來補(bǔ)充制冷系統(tǒng)負(fù)荷的正常變化;另一方面由冷凝器內(nèi)制冷劑液體過冷的程度進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如,當(dāng)蒸發(fā)器負(fù)荷增加時(shí),液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中被蒸發(fā)與在冷凝器中被冷凝的瞬時(shí)速率比液體通過毛細(xì)管到蒸發(fā)器的瞬時(shí)速率高.引起過多的液體積聚在冷凝器的底部使冷凝器的冷凝壓力增加;同時(shí)在冷凝器底部的液體將有一較大的過冷度,從而將減少制冷劑在毛細(xì)管中產(chǎn)生閃發(fā)氣體,以達(dá)到增加蒸發(fā)器供液量的目的。這一特性既有助于毛細(xì)管通流能力的增加,既有助于制冷系統(tǒng)的制冷能力的增加。相反地,當(dāng)制冷系統(tǒng)負(fù)荷的減少時(shí),冷凝壓力和過冷度降低,因而毛細(xì)管的通流能力相應(yīng)降低。


    毛細(xì)管與其他種類的制冷劑流動控制的差異是它不能在停止制冷循環(huán)期間切斷和停止制冷劑液體流到蒸發(fā)器的通路。當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)高低壓側(cè)的壓力通過開啟的毛細(xì)管達(dá)到平衡.同時(shí)在冷凝器中剩余的液體流到低壓側(cè)的蒸發(fā)器,停留在蒸發(fā)器里直到壓縮機(jī)重新開機(jī)。鑒于這個(gè)原因,在毛細(xì)管系統(tǒng)中制冷劑的容量是非常關(guān)鍵的。由于在冷凝器和毛細(xì)管之間沒有使用儲液器,制冷劑的容量既要滿足蒸發(fā)器負(fù)荷需要的最低限度又要維持系統(tǒng)運(yùn)行期間在冷凝器與毛細(xì)管的聯(lián)接部位形成液體密封。任何過量的制冷劑將只有積滯在冷凝器中,從而增加了冷凝壓力,又降低了系統(tǒng)性能。特別是當(dāng)冷凝器中全部過量液體制冷劑在停機(jī)期間流向蒸發(fā)器時(shí),將會引起蒸發(fā)器迅速變熱,從而引起蒸發(fā)器的溶霜。此外,在停機(jī)期間大量的液體進(jìn)入蒸發(fā)器,當(dāng)壓縮機(jī)再次起動時(shí)很可能發(fā)生液休回流到壓縮機(jī)的液擊現(xiàn)象,使壓縮機(jī)受到損壞。因此,在使用毛細(xì)管節(jié)流的制冷系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制制冷劑的充灌量,以保證制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

    毛細(xì)管節(jié)流方式具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)在停機(jī)期間通過毛細(xì)管制冷系統(tǒng)的高壓與低壓之間迅速得到平衡,使壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無負(fù)荷啟動,從而可以使用低啟動扭矩的電機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)。此外,毛細(xì)管制冷系統(tǒng)制冷劑充灌量小省去了儲液罐,進(jìn)一步降低了制冷機(jī)的制造成本。綜上所述.由于毛細(xì)管使用中的諸多優(yōu)點(diǎn),使得毛細(xì)管節(jié)流方式在許多小型商業(yè)制冷裝置中得到廣泛使用。

    使用毛細(xì)管節(jié)流的制冷系統(tǒng)通常都是專門設(shè)計(jì)的制冷系統(tǒng),較適用于連接緊密的整機(jī)制冷系統(tǒng),有相對穩(wěn)定的負(fù)荷和使用封閉式壓縮機(jī)。一般說來,毛細(xì)管不用于使用開啟式壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng).這是因?yàn)殚_啟式壓縮機(jī)的軸封部位可能會引起制冷劑的泄漏,致使制冷系統(tǒng)內(nèi)充灌的制冷劑逐漸減少,壓縮機(jī)不能正常工作。此外,毛細(xì)管還不適用于遠(yuǎn)距離輸送制冷劑的系統(tǒng)(即壓縮機(jī)離開蒸發(fā)器的距離較遠(yuǎn)),因?yàn)殚L距離的輸送管線將導(dǎo)致壓縮機(jī)的制冷充灌量不準(zhǔn)確,影響毛細(xì)管的正常工作。而且,由于制冷劑充灌量的大大增加,使得其在壓縮機(jī)停機(jī)期間全部聚集在蒸發(fā)器中,當(dāng)壓縮機(jī)重新啟動時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重的液體回流現(xiàn)象這是壓縮機(jī)的運(yùn)行所不允許的。除非在吸汽管路中安裝一合適的儲液器,這樣將增加制冷系統(tǒng)的復(fù)雜性,實(shí)際上較少使用。

 

 
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