家用空调制冷剂充注量与毛细管长度的匹配

摘 要 : 通过试验的方法研究了空调器制冷剂充注量与毛细管长度对制冷系统的影响 , 得出了相应的试验曲线 ,找出了最佳匹配结果. 根据试验结果分析了毛细管长度与制冷剂 充注量影响空调性能的基本规律. 关键词 : 空调器 ;制冷剂充注量 ;毛细管长度 ;最佳匹配 中图分类号 : TB 61 + 1 文献标识码 : A 文章编号 : 167226138 (2005) 0120015205
P1
T1 降低 ,而压比
P2 / P1 和绝热
指数几乎不变 ,所以排气温度 T2 降低 ,如图 4所示.
±0. 2℃,室外干 /湿球温度 : 35 ±0. 2℃ /24 ±0. 2℃)
条件下进行.
2 试验结果及分析
2. 1 吸 、排气温度随制冷剂充注量的变 化
如图 3所示 ,随着充注量的增加 ,蒸发器中的制冷 剂量增加 ,出口过热度减小 ,压缩机吸气温度也就随之
强 ;另一方面 ,传热温差减小 ,使换热效果变差. 正是
这两种因素 ,使得在 1 050 g之前 (流量等因素为主
导 ) ,当毛细管减短时 ,制冷量增大 ;在 1 450 g之后
(温差等因素为主导 ) ,当毛细管减短时 ,制冷量反
而下降.
随毛细管增加 ,制冷量极值点向右偏移. 造成这
种现象的原因是毛细管长度增加 ,阻力增大 ,冷凝器
图 1 试验机制冷系统图
图 2 焓差测试系统原理图
1、室内蒸发器 2、室内加热器 3、室内加湿器 4、室内循环风机 5、室外循环风机
6、室外加湿器 7、室外后加热器 8、室外蒸发器 9、室外前加热器 10、被测空调室外机
11、被测空调室内机 12、混合箱 13、风量测量箱 14、调零风机 15、空调出风取样与测量
类型 整体式
分体式
额定制冷量 /W
CC≤4500 4500 < CC≤7100 7100 < CC≤14000
能效比 (W / W )
2. 30 2. 60 2. 50 2. 40
能效比是空调的核心技术指标 ,对于能效标准 的提高 ,除增加硬件成本投入 ,采用高效压缩机 ,优 质铜管散热器外 ,更重要的是要有先进的系统匹配 技术. 只有毛细管参数与充注量相互匹配的情况下 才能使系统达到最佳工作状态.
制冷量 = 耗功
的变化基本上同制冷量的变化趋势
一致 ,制冷量取得最大值的同时能效比也基本上取
得最大值 ,如图 11所示. 对于一定毛细管长度 ,存在
第 1期
龙建佑 ,等 :家用空调制冷剂充注量与毛细管长度的匹配
19
一最佳充注量使 EER值最大 ,对于不同长度的毛细 管 ,最佳充注量对应的 EER 值也存在一个极大值. 从图 11可看出 ,毛细管长度为 1200 mm、充注量为 1250g时 , EER 获得极大值.
比 ,并随压比的增加而增加. 如图 9 所示 ,随着充注
量的增加 ,空调器制冷系统制冷剂循环流量增大 ,压
比变化不大 ,故耗功增加 ;同样的充注量下 ,随着毛
细管长度的减小 ,循环流量增大 ,冷凝压力下降 ,蒸
发压力升高 ,压比减小. 从上式可知随质量流量增
加 ,功率有增大的趋势 ,而压比减小 ,功率又有减小
4 结语
制冷剂充注量和毛细管长度存在一个最佳匹 配 ,使得系统的能效比或制冷量最大. 故在系统开发 时 ,应通过试验找出这个最佳匹配 ,使系统经济 、高 效运行.
匹配合理的 R22 系统的制冷运行工况应为 : (1)压缩机排气 : 85～90℃ (过高会使得压缩机热保 护 ) ; ( 2 ) 冷凝器中部 : 45 ～50℃; 冷凝器出口过冷 度 : 8～12℃ (使毛细管入口为过冷液体 ,确保系统 稳定运行 ) ; ( 3)蒸发器中部 : 9 ～12℃;蒸发器出口
1 试验方案
1. 1 试验方法
采用正交试验法 ,对顺德某空调厂一款 KFR 35 (R22)分体壁挂空调改变 7次制冷剂充注量 、5种 毛细管长度 ,进行 35 次试验. 为了减少每次因充注 制冷剂和更换毛细管对试验带来的系统误差和计量 误差 ,把原机毛细管取下 ,制成了毛细管组并采用接 管螺母联结 ,每根毛细管各由一个截止阀控制 ,如图 1所示.
如图 8所示 ,同样的毛细管长度下 ,随着充注量 的增加 ,蒸发器内制冷剂量增加 ,吸气过热度随之减 小 ,直到接近于零 ;同样的充注量下 ,随着毛细管长 度的减小 ,蒸发器内制冷剂量增加 ,吸气过热度随之 减小.
2. 4 耗功随充量和毛细管长度的变 化
空调器功率主要由压缩机和风扇电机两部分构 成 ,其中风扇电机功率小且基本不变 ,压缩机实际循
[ 3 ] Koizum i H , Yokoyama K. Characteristics of refrigerant flow in a cap illary tube [ J ]. ASHRAE Trans, 1980, 86 (2589) : 78 - 82.
[ 4 ] 孙大坤 ,高学奎. 氟利昂灌注量影响电冰箱制冷效率 的试验 研 究 及 其 结 果 的 初 步 应 用 [ J ]. 制 冷 学 报 , 1990, 45 (3) : 6.
比中部高 1～2℃ (使蒸发器换热面积得到充分利用 的同时又能防止回气带液 ).
参考文献 :
[ 1 ] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 房间空 气调节器能效限定值及能源效率等级 [ S ]. GB12021. 3 - 2004.
[ 2 ] Dm itriev V I, Pisarenko V E. Determ ination of op timum refrigerant charge for domestic refrigerator units [ J ]. In2 ternational Journal of Refrigeration, 1984, 7 (3) : 56 - 61.
收稿日期 : 2005203212 基金项目 : 教育部优秀青年教师资助计划项目 (20346001) ;广东省自然科学基金资助项目 (011584). 作者简介 : 龙建佑 (1974 - ) ,男 ,重庆大足人 ,华南理工大学博士研究生 ,顺德职业技术学院讲师. 研究方向 :制冷与仿真.
16
18
顺德职业技术学院学报
第 3卷
环指示功率可表示为 : W
=m
K
K -
1
P1
v1
[
(
P2
)
K- 1 K
p1
-
1 ] /η,其中 :
m ———制冷剂质量流量 ;
K———绝热指数 ;
P1 , v1 ———吸气压力 ,吸气比容 ;
p2 ———排气压力 ; η———压缩机指示效率.
从上式可看出 ,压缩机的功率与质量流量成正
顺德职业技术学院学报
第 3卷
1. 2 试验装置
试验研究所用的装置由顺德职业技术学院和顺 德产品质量监督检验所合建的 5匹空调焓差试验室 提供 (上海华虹制冷测试科技有限公司研制 ) ,如图 2所示.
1. 3 试验仪表精度
热电偶分辨率 : 0. 1℃; 功率表 和电 流表 : 0. 5 级 ;精密压力表 : 0. 2级 ;电子秤 : ±2g.
降低. 如 果 将 压 缩 过 程 看 成 绝 热 过 程 , 则 有 T2 =
T1
图 3 吸气温度随充注量的变化
如图 5、图 6 所示 ,同样的毛细管长度下 ,吸气 压力 、冷凝压力随充注量的增加而增加 ,这是因为随
第 1期
龙建佑 ,等 :家用空调制冷剂充注量与毛细管长度的匹配
17
图 4 排气温度随充注量的变化
图 8 过热度随充注量和毛细管长度的变化
2. 3 冷凝器出口过冷度 、吸气过热度随 充注量的变化
如图 7所示 ,同样的毛细管长度下 ,随着充注量 的增加 ,冷凝器中制冷剂量增加 ,导致冷凝器出口过 冷度增加 ;同样的充注量下 ,随着毛细管长度的增 加 ,空调器制冷系统制冷剂循环流量减小 ,制冷剂将 从蒸发器迁移到冷凝器中 ,导致冷凝器出口过冷度 增加.
2004年 8 月 23 日 ,国家质量监督检验检疫总 局发布了 GB12021. 3—2004 (房间空气调节器能效 限定值及能源效率等级 )代替 GB12021. 3—2000. 与 原标准相比 , 空调生产的能效准入门槛有所提高 (详见表 1[ 1 ] ).
表 1 房间空气调节器能效限定值 ( GB12021. 3—2004)
2. 2 吸气压力、冷凝压力随充注量的变化
图 7 过冷度随充注量和毛细管长度的变化
图 5 吸气压力随充注量和毛细管长度的变化
图 6 冷凝压力随充注量和毛细管长度的变化
着充注量的增加 ,空调器制冷系统制冷剂循环流量 增大 ,从而导致了吸气压力 、冷凝压力增加 ;同样的 充注量下 ,随着毛细管长度的增加 ,吸气压力降低而 冷凝压力升高 ,这是因为随着毛细管长度的增加 ,节 流阻力增加 ,空调器制冷系统制冷剂循环流量减小 , 从而导致蒸发器中制冷剂减少而压力降低 ,冷凝器 中制冷剂增加而压力升高.
国内外有许多关于毛细管通流能力的研究资 料 ,用于工程实际的设计计算一般采用由动量方程 、 能量方程加上必要的假设推导出的公式计算 [ 2 - 4 ] , 或用查诺模图的方法. 但这些算法得出的结果往往 误差较大 , 甚至难以接受. 对于计算制冷剂充注量 的研究资料倒不少 ,但也同样存在误差较大的问题. 因此 ,企业研发新产品或进行改型设计无一例外都
的趋势 ,这两者相互制约 ,从图 9可看出在试验范围
内流量的影响占主导地位 ,即随毛细管长度减小 ,流
量增大 ,功率上升.
图 9 耗功随充注量和毛细管长度的变化
2. 5 制冷量 、能效比 ( EER )随充注量和 毛细管长度的变化
图 10 制冷量随充注量和毛细管长度的变化