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毛细管的长度、结构、直径该如何设计?

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发表于 2019-8-8 10:40:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
毛细管是制冷设备一个重要的部件,它的长度对制冷系统的吸排气压力、制冷量与能效比都具有一定的影响。下面我们就一起来看下毛细管的直径、结构、长度应该如何设计?

一:毛细管结构设计

因为制冷设备的结构有多种多样,而用户对不同制冷设备的要求也不一样,所以在毛细管的结构设计上也有所不同。

1.单根毛细管:对于一般的冰箱或单冷型的空调,只需单根毛细管来节流即可,不过对于这根毛细管是盘成卷还是长条放置要看制冷设备的结构,家用冰箱冷凝器蒸发器比较近,一般盘起来,一些商用风冷冷柜冷凝器蒸发器离得较远,一般是成条埋在发泡层。

2.单根带单向阀:这种一般用在调热泵,因为制冷,制热所需的毛细管长度不一样,所以分成制冷,制热两组毛细管,当某根毛细管不使用时,通过单向阀来短路这根毛细管,这种结构需要两个单向阀,但设计简单且互不干扰,特别适用于长连管分体空调;

3.双根毛细管组合:对于热泵型家用空调,有时因为毛细管不能放在室内机(怕噪音太大),一根毛细管用于制冷,制热时再加一根毛细管,这根毛细管在制冷循环时用单向阀来短路。

4.多根毛细管:当蒸发器比较大时,如果流程过长,在设计上需要分路,也可用毛细管来节流兼分配,这时对分配头要求也没有专用分配管那么严格,因为毛细管本身因为节流作用可以调节而避免分配不均的问题。这种结构一般只用在单冷系统。

二:毛细管长度设计

毛细管长度的选择首先肯定要知道制冷剂的质量流量,所以要知道制冷量,蒸发温度,冷凝温度,过冷度,过热度等参数;对于风冷冷风型的空调来说,一般设计参数都差不多,见下表:

蒸发温度,℃

过热度,℃

冷凝温度,℃

过冷度,℃

5-7
5
50-54
5

焓差ΔH,kJ/kg

焓值H2,kJ/kg

410

焓值H1,kJ/kg

258
152
所以制冷剂的质量流量为:
Gf=制冷量/ΔHkg/s


这里一直提到临界压力的问题,为了对临界压力有一个直观的理解,这里介绍一种查找临界压力的方法。右表给出了毛细管的不同进口条件下不同长径比λ的临界压力,查找方法如下:

1.用已知的冷凝压力和过冷度确定A点;
2.划一横线到标准毛细管的长径比B点(λ=2030/1.625=1252);
3.再划一竖线,按照和实际毛细管的长径比的交点在纵坐标找到对应的临界压力;

从图中的示例可以看出,对于空调,根据冷凝压力和过冷度可以看出,一般都在7bar以上,都比蒸发温度5-6bar 高,对于冰箱,也可以得出相同的结论。
因此,在确定毛细管长度时,主要是考虑冷凝压力和过冷度。

三:毛细管的直径

毛细管的长度和直径都是决定制冷剂流量的重要因素,有实验指出,在同样工况同样流量的条件下,毛细管的阻力和长度都近似与其内径的4.6 次方成正比,即F1/F2=(D1/D2)^4.6,L1/L2=(D1/D2)^4.6。

对于毛细管直径,现在主要是用ID0.4—2.5mm,在一些大的系统中,也会有用ID6 的铜管作为分配管,虽然也要考虑制冷剂在管路的压降问题,但这类系统的节流主要还是在膨胀阀上,分配管上的只能算是压力损失。还有毛细管生产公司研究了冰箱系统使用的毛细管,结果表明,当长度超过一定值时“L”,将不对流量再产生影响,其实是当毛细管入口压力一定时,当制冷剂在毛细管内的流速超过临界速度时,毛细管出口压力不再对制冷剂流量产生影响;而当毛细过小于一定值时“S”,毛细管的管长也不会对流量产生影响,而主要是管径的变化影响制冷剂流量,这时毛细管相当于孔板节流。

而介于“L”点和“S”之间的长度为1.5-5 米(5-16FT)。该公司还针对制冷系统常用的毛细管内径,经过测试,制作了一个不同直径的长度换算表(见下表),可以根据需要选择不同直径和不同长度,使用方法如下:
1.如现有一个内径和长度的毛细管,要换成另外一个内径和长度,那么先在左边的Tube I.D.列中找出原来的内径;
2.在表中第二行找到要换成的内径(如果没有可以用插值法),向下垂直找到和原来的内径水平方向在表中的交点,就是换算系数;
3.用原来的长度乘以换算系数就是要换成的长度。

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