2014年暖通工程師：充注量

　　家用空調制冷劑充注量的計算

　　每一種空調器的設計都存在著如何確定制冷劑充注量的問題，特別是在采用毛細管作節(jié)流裝置的空調器中，由于毛細管的調節(jié)能力較熱力膨脹閥差，充注量的變化對其性能影響更大。目前這方面的研究較少，缺少成熟的理論計算方法，各生產廠家只好采取試驗手段，依據經驗估計值進行多次試驗，以最終確定最佳充注量。這種重復的工作不僅費錢，也費時費力。為了使確定最佳充注量變得簡單可行，本文在系統穩(wěn)態(tài)性能模擬的基礎上，對分體式空調器的最佳充注量進行了計算，并提出了確定系統最佳充注量的原則：當空調器的結構尺寸和工作條件一定，制冷量達到設計要求時，系統的能效比最大。此時，空調器及各部件處于最佳工作狀態(tài)。本人曾對kfr-32gw/h分體掛壁式空調器反復做試驗，理論計算和試驗結果很吻合。

　　1、充注量計算

　　制冷劑在制冷系統中的狀態(tài)可分為單相和兩相兩種，這兩部分的制冷劑質量計算應分別考慮。

　　1.1單相區(qū)質量計算

　　單相區(qū)制冷劑密度計算較為簡單，處于單相區(qū)的各部分制冷劑質量可通過積分計算。

　　1.2兩相區(qū)質量的計算

　　充注量計算的難點在于兩相區(qū)中制冷劑量的確定，其關鍵是兩相區(qū)空泡系數的計算。在兩相區(qū)空泡系數修正模型的研究和驗證方面，不少學者已經做了大量工作。

　　2、充注量對空調器性能的影響及試驗結果

　　不同的制冷劑充注量對空調器性能的影響是不一樣的。筆者對kfr-32gw/h分體掛壁式空調器在不同的充注量下進行了計算和試驗。

　　試驗條件：室外環(huán)境溫度：35±0.5℃;濕球溫度：19.5±0.3℃;室內于球溫度：27±0.5℃;毛細管規(guī)格：長450mm\內徑x1.4mm。

　　為了驗證模型，研究各參數的變化，測定了空調器的穩(wěn)態(tài)參數。借助于穩(wěn)態(tài)計算的結果，沿制冷劑流動方向布置了14對熱電偶和兩塊壓力表，測出了各部件進出口參數的變化情況。

　　制冷劑充注量采用電子秤測定，其量程最大為6kg，準確度為±2g。加液口與制冷劑鋼瓶采用塑料軟管連接，當管中為氣體時進行測量。

　　隨著充注量的增加：

　　①冷凝壓力和蒸發(fā)壓力均增加;

　?、趬嚎s機吸氣溫度降低，當降到蒸發(fā)器出口為飽和或兩相狀態(tài)時，壓縮機吸氣溫度不再下降。當制冷劑充注量為690g時，蒸發(fā)器出口沒有過熱度，此時蒸發(fā)器的利用效率最高;

　?、塾捎趬嚎s機的吸氣溫度下降，而壓比變化不大，壓縮機的排氣溫度下降，這樣有利于壓縮機的工作穩(wěn)定;

　?、茉?90g以下時，隨著充注量的增加，制冷量增加很快，而當大于690g后，制冷量增加不多。這主要是由于充注量達740g時，蒸發(fā)器出口為兩相區(qū)，冷量沒有充分發(fā)揮出來，而壓縮機的輸入功率隨著充注量的增加而增大。能效比有一個明顯的峰值，即在690g時能效比最大;而當充注量大或小于這個值時，能效比均下降，這主要是由于充注量較低時蒸發(fā)器出口的過熱度較大，傳熱面積沒有充分利用，因此，制冷量下降較大，此時壓縮機的輸入功率減少并不多。而當充注量較大時，蒸發(fā)器出口為兩相區(qū)，冷量沒有充分發(fā)揮出來，此時輸入功率增加，冷量變化不明顯，因此能效比下降。

　　試驗和計算表明：在最佳充注量附近，空調器的能效比最大，且制冷量也較高。此時蒸發(fā)器的出口基本為飽和狀態(tài)，面積得到充分利用。在實測中，冷凝器的出口沒有測得過冷度，這是由于工藝結構和測量儀表精度上的原因所致，此時冷凝器的傳熱面積也得到充分利用。

　　理論計算最佳充注量為685g，與實際值很接近。

　　3、影響系統總充注量的因素

　　3.1制冷劑流道總內容積

　　通常，流道內容積越大，制冷劑的充注量也應越多。系統中液管的長度對總充注量的影響較大。

　　3.2裝置運行所處的工況

　　當空調器運行所處的工況變化時，它所要求的系統充注量不同。

　　3.3毛細管尺寸

　　毛細管的長度對系統的最佳充注量有一定影響，不同的毛細管長度會改變制冷劑的循環(huán)量和空調器所處的工作狀態(tài)。通過計算和對試件kfr-32gw/h分體掛壁式空調器試驗，當毛細管長度增加到450mm時，制冷劑的最佳充注量為690g。

　　3.4潤滑油量

　　制冷劑在潤滑油中有一定的溶解度，油中所溶解的制冷劑量隨著溫度和油量而改變，所以在確定總充注量時應考慮這一部分制冷劑量。

　　4、結論

　　①本文采用hughmark模型計算家用空調器兩相區(qū)制冷劑量是可行的，它是整機充注量計算的關鍵。

　?、诋斨评淞窟_到要求時，以能效比最大來確定空調器的最佳充注量是可行的。

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