變頻空調(diào)器中使用毛細管節(jié)流的性能

變頻空調(diào)器中使用毛細管節(jié)流的性能研究摘要：變頻空調(diào)器中使用電子膨脹閥性能固然優(yōu)越，但由于價格比較昂貴，市場上的變頻空調(diào)器普遍采用毛細管作為節(jié)流元件。這就要求對變頻空調(diào)器中使用毛細管節(jié)流特性進行更深入的研究，本實驗在焓差室中對小型空調(diào)器進行特性研究，并繪制出空調(diào)器性能曲線。關(guān)鍵字：變頻空調(diào)器毛細管性能實驗0前言隨著人們對生活水平舒適性要求的提高，定頻空調(diào)器市場有逐漸被變頻空調(diào)器取代的趨勢。變頻空調(diào)器頻率主要在20Hz～120Hz之間變化[1]，其制冷劑流量亦隨之變化很大。這就對節(jié)流裝置提出了很高的要求，采用電子膨脹閥無疑是最佳選擇，它具有反應(yīng)迅速、容量范圍大，可預(yù)置各種復雜的控制規(guī)律等特點[2]。但由于電子膨脹閥及控制元件的價格較貴，所以在實際應(yīng)用中有一定困難。因此，變頻空調(diào)器中使用毛細管還具有相當大的市場。本文針對某公司的一款變頻空調(diào)器產(chǎn)品，通過實驗研究得到了采用毛細管節(jié)流的性能特點，并通過對實驗結(jié)果的分析，說明應(yīng)用毛細管節(jié)流時變頻空調(diào)器的性能與頻率的關(guān)系，為進一步研究出高能效比的空調(diào)器提供參考。1變頻空調(diào)器工作原理變頻空調(diào)器主要有變直流和變交流兩種形式。變交流空調(diào)器是通過改變交流電源頻率，而變直流空調(diào)器則是采用PWM、PAM調(diào)制方式使得壓縮機的電動機轉(zhuǎn)速變化，從而達到調(diào)節(jié)制冷壓縮機制冷劑流量的目的，使得系統(tǒng)的制冷量隨時與負荷相匹配，因而具有節(jié)能和舒適的特性。本試驗采用的交流變頻空調(diào)器，交流變頻空調(diào)器的工作原理如圖1所示，從圖中可以看到，在蒸發(fā)器進風溫度處設(shè)置了一個溫度傳感器TE，具體工作過程是：首先在溫度控制器內(nèi)設(shè)定一個給定的溫度值Tset，然后通過溫度傳感器測得蒸發(fā)器的進風溫度Tin，并將信號Tin轉(zhuǎn)換為Tz傳送到溫度控制器TC內(nèi)與給定的設(shè)定值Tset進行比較，得到一個差值信號ｅ(ｅ=Tset-Tz)，控制器根據(jù)這一差值信號對執(zhí)行器發(fā)出控制制冷壓縮機電源轉(zhuǎn)速的控制命令，從而調(diào)節(jié)壓縮機的制冷量，使TE恢復至設(shè)定值。只有當差值信號ｅ=0的時候，控制系統(tǒng)才不會動作。圖1變頻空調(diào)的工作原理2毛細管節(jié)流過程過冷狀態(tài)制冷劑進入毛細管后，因流動摩擦阻力影響，壓力降呈線性變化。對于不可壓縮的液體制冷劑絕熱流動來說，可以證明液體溫度不變，即此時制冷劑溫度保持進口溫度不變。當制冷劑壓力下降至液體溫度所對應(yīng)的飽和壓力點時，制冷劑液體并不立即發(fā)生閃發(fā)，當氣液相間的壓力差滿足氣泡產(chǎn)生和生成所需的力學條件時，液體才真正開始閃發(fā)。隨著氣相的增加，制冷劑平均比容上升，流速迅速加快，流動的摩擦阻力增加，制冷劑壓力加速下降，從而很快過渡到熱力學平衡下的氣液兩相流動區(qū)。在熱平衡態(tài)氣液兩相區(qū)壓力降為非線性變化，但溫度始終對應(yīng)于各點壓力的飽和溫度[3~5]。毛細管內(nèi)壓力、溫度隨毛細管長度方向的變化曲線如圖2。圖2沿毛細管長度方向的壓力和溫度變化3實驗研究3.1研究對象某公司分體掛壁式冷暖變頻空調(diào)器：型號KFR-35GW/BP名義制冷量3500W名義制熱量4800W額定輸入功率(冷)1180W額定輸入功率(熱)1650W循環(huán)風量500m3/h本充注救量駛晴980g勒制冷者劑摟R22毛細管一根除3.2閱耳測試工況質(zhì)根殼據(jù)爆GB/T7握725-20伸0輝4濁，用焓差法陰對染1.5獻P足變頻空調(diào)器進室行了額定制冷萄性能試驗，制奏冷工況如下腫[6]貸：拼室內(nèi)：干球溫獄度侵：皆t炊g1墨=限2終7?！娣焊顫袂驕囟仁剑憾蝨嶄w1搶=泄1季9探℃忍室外：干球溫謙度態(tài)：總t網(wǎng)g2紡=遠3遣5座℃醫(yī)螺濕球溫度日：夜t緞w2虛=悅2派4慎℃轎3.3抓械實驗裝置權(quán)本實驗是在小怎型空調(diào)焓差室繪中進行的，焓令差室及制冷系產(chǎn)統(tǒng)布置如瘦圖磁3乎所示：旗圖此3識番焓差實驗室裝糕置皇3.4根嬸控制系統(tǒng)遇焓差實驗室中式各電動設(shè)備采慰用換PL勁C買控制，環(huán)境室莖溫度、濕度、隱出風靜壓采染用激PI坦D憐自動調(diào)節(jié)。穩(wěn)柴定工況判定：踩干球溫糧度低±凳0.鴿2飼℃錢，濕球溫賤度賴±攻0.午2逐℃抓，靜歷壓慧±2P袋a劣，電曠壓粱±2帽%悉。當滿足穩(wěn)定關(guān)工況后系統(tǒng)將久自動保存實驗施數(shù)據(jù)。溫度、霞濕度、靜壓確的膨PI鴨D傷控制框圖和控結(jié)制過程如秧圖濾4冷、狐5帥所示：萌圖連4PI重D冊控制框圖職圖旨5欠怠焓差室溫度、輸濕度、靜壓控債制過程難3.5梳底實驗結(jié)果及分楚析造用黎MATLA缺B身將所獲得的實檔驗數(shù)據(jù)繪制成服曲線，得到變樸頻空調(diào)器制冷蒼量、壓縮機功對率、性能系伯數(shù)幣CO示P桃與頻率的關(guān)系警如下：去也摧制冷量與頻率饞的關(guān)系朱圖遼6肥扔制冷量隨頻率犯變化圖錦當頻率小沒于翁80H即z掌時，制冷量隨展著頻率的增大位幾乎成線性增把大，當頻率大撞于墻80H山z限時，制冷量隨涌著頻率的增大它增加緩慢甚至慰開始逐漸減小栽。這是因為開才始制冷劑流量累增大，蒸發(fā)器測與室內(nèi)空氣之助間的換熱溫差倡加大，所以制臥冷量增加，但號當壓縮機轉(zhuǎn)速寒到達一定程度格時，由于毛細柏管的節(jié)流能力腳受到限制，制屆冷劑流量開始嫌減小，蒸發(fā)器構(gòu)與空氣之間的飽換熱溫差減小坡，所以制冷量少開始減小。雷符匹壓縮機功率與組頻率的關(guān)系揚圖宰7啦頂壓縮機功率隨敬頻率變化圖絹空調(diào)器在低頻比運行時，壓縮否機功率隨頻率滲的增大而迅速澆增大，但隨著拴頻率的繼續(xù)增伴大，功率增大噸的趨勢逐漸減把小的。這是因遍為輸入功率的集變化率和壓縮批機轉(zhuǎn)速（頻率興）變化率成三柿次方的變化關(guān)最系，所以在低壞頻運行時，壓沙縮機的輸入功扇率隨著頻率的訂增大迅速增大延。當頻率大排于忽80Hz咳抽時，由于毛細鈴管流通能力的貸限制，導致蒸上發(fā)器中的制冷話劑量減小，從俘而使得壓縮機用的輸氣量減小呼，但由于轉(zhuǎn)速峽增加導致功率誰增加占著主導壽作用，所以輸肚入功率還是增蛾加的，只是增喜加的趨勢減小理了。輸芝纖性能系駐數(shù)污CO致P刃與頻率的關(guān)系祝圖資8股貧性能系底數(shù)居CO旗P跳隨頻率變化圖袋隨著頻率的增錢加愧CO棟P建卻呈先增大后紫減小的趨勢。針這是因為開始株隨著頻率的增算加，制冷量增只加較多，而輸電入功率增加得杜相對較少，所督以泰COP朗=移Ｑ茶/叮Ｎ呈現(xiàn)增大得蒸的趨勢，熟在統(tǒng)40H遷z釘時差不多達到齡了一個最大值瘋，隨著頻率的誰繼續(xù)增大，輸南入功率的增加飛速度大于制冷稅量的增加速度史，因柔而飼CO威P鉆開始減小。4結(jié)論技本實驗研究了運在變頻空調(diào)器情中采用毛細管拔節(jié)流時，系統(tǒng)齒制冷量、壓縮刷機功率請、緩CO俊P鄭隨頻率變化的逃關(guān)系。通過實韻驗可以看到變腳頻空調(diào)器封在烘20H切z書～郵80H朗z堪運行蒼時伍,冒紙系統(tǒng)的制冷量蘆隨著頻率的增望大而增大，說壁明變頻空調(diào)器膨系統(tǒng)中使用毛陷細管節(jié)流能夠辣適應(yīng)壓縮機轉(zhuǎn)青速變化的要求絕的，當頻率超劈過紐80H犁z暗時，毛細管節(jié)林流能力將大大暮減弱，所以在瘡家用變頻空調(diào)此器的正常工作三范圍內(nèi)，毛細碑管節(jié)流仍能體蕉現(xiàn)變頻的特點域，滿足人們的具要求，具有一術(shù)定的實用價值慌。參考文獻練1慕計何曉東明哥,系芽王志改剛摸,狂蝦俞炳豐豆.疾輩小冷量變頻空弄調(diào)器制冷系統(tǒng)僅采用單根毛細褲管的性能分鳥析章[J]胸,自流體機械差.討1998,蘆26(12判):47-腸50.匙2刃雹黃根恨法至.經(jīng)罵新型膨脹閥及囑其應(yīng)用撤.皂耗制冷空調(diào)與電境力機械脹.絨2001,環(huán)22(2):然19-22.冰3責或朱興斥旺農(nóng),負戒時陽掀.歉戴毛細管長度對拼制冷系統(tǒng)性能殃影響的探旦討趟[J]姐.壇鏟輕工機那械厚.2002(勾3):61-爹62.炮4Some拼haiWo蕉ngwise伶s,Wor猶achet島Piromp夕ak序.母Flow掙charac勁terist稱icsof鼠purer秘efrige偶rants售andmi烈xtures元inad稼iabati捐ccapi形llary駐tubes[紐J]協(xié).爪Appli逮edTher描malEn謙ginee凳ring,雖2001,2裹1:845-甜861.河5Melo湖C,Fe宰rreira帖RTS,N罰etoBC泄,Gonc耗alves駕JM,Me領(lǐng)zavila憑MM哄.晉Ane