变频空调器中使用毛细管节流的性能

变频空调器中使用毛细管节流的性能研究摘要：变频空调器中使用电子膨胀阀性能固然优越，但由于价格比较昂贵，市场上的变频空调器普遍采用毛细管作为节流元件。这就要求对变频空调器中使用毛细管节流特性进行更深入的研究，本实验在焓差室中对小型空调器进行特性研究，并绘制出空调器性能曲线。关键字：变频空调器毛细管性能实验0前言随着人们对生活水平舒适性要求的提高，定频空调器市场有逐渐被变频空调器取代的趋势。变频空调器频率主要在20Hz～120Hz之间变化[1]，其制冷剂流量亦随之变化很大。这就对节流装置提出了很高的要求，采用电子膨胀阀无疑是最佳选择，它具有反应迅速、容量范围大，可预置各种复杂的控制规律等特点[2]。但由于电子膨胀阀及控制元件的价格较贵，所以在实际应用中有一定困难。因此，变频空调器中使用毛细管还具有相当大的市场。本文针对某公司的一款变频空调器产品，通过实验研究得到了采用毛细管节流的性能特点，并通过对实验结果的分析，说明应用毛细管节流时变频空调器的性能与频率的关系，为进一步研究出高能效比的空调器提供参考。1变频空调器工作原理变频空调器主要有变直流和变交流两种形式。变交流空调器是通过改变交流电源频率，而变直流空调器则是采用PWM、PAM调制方式使得压缩机的电动机转速变化，从而达到调节制冷压缩机制冷剂流量的目的，使得系统的制冷量随时与负荷相匹配，因而具有节能和舒适的特性。本试验采用的交流变频空调器，交流变频空调器的工作原理如图1所示，从图中可以看到，在蒸发器进风温度处设置了一个温度传感器TE，具体工作过程是：首先在温度控制器内设定一个给定的温度值Tset，然后通过温度传感器测得蒸发器的进风温度Tin，并将信号Tin转换为Tz传送到温度控制器TC内与给定的设定值Tset进行比较，得到一个差值信号ｅ(ｅ=Tset-Tz)，控制器根据这一差值信号对执行器发出控制制冷压缩机电源转速的控制命令，从而调节压缩机的制冷量，使TE恢复至设定值。只有当差值信号ｅ=0的时候，控制系统才不会动作。图1变频空调的工作原理2毛细管节流过程过冷状态制冷剂进入毛细管后，因流动摩擦阻力影响，压力降呈线性变化。对于不可压缩的液体制冷剂绝热流动来说，可以证明液体温度不变，即此时制冷剂温度保持进口温度不变。当制冷剂压力下降至液体温度所对应的饱和压力点时，制冷剂液体并不立即发生闪发，当气液相间的压力差满足气泡产生和生成所需的力学条件时，液体才真正开始闪发。随着气相的增加，制冷剂平均比容上升，流速迅速加快，流动的摩擦阻力增加，制冷剂压力加速下降，从而很快过渡到热力学平衡下的气液两相流动区。在热平衡态气液两相区压力降为非线性变化，但温度始终对应于各点压力的饱和温度[3~5]。毛细管内压力、温度随毛细管长度方向的变化曲线如图2。图2沿毛细管长度方向的压力和温度变化3实验研究3.1研究对象某公司分体挂壁式冷暖变频空调器：型号KFR-35GW/BP名义制冷量3500W名义制热量4800W额定输入功率(冷)1180W额定输入功率(热)1650W循环风量500m3/h本充注救量驶晴980g勒制冷者剂搂R22毛细管一根除3.2阅耳测试工况质根壳据爆GB/T7握725-20伸0辉4浊，用焓差法阴对染1.5献P足变频空调器进室行了额定制冷萄性能试验，制奏冷工况如下肿[6]贷：拼室内：干球温狱度侵：皆t炊g1墨=限2终7常℃泛割湿球温度式：段t崭w1抢=泄1季9探℃忍室外：干球温谦度态：总t网g2纺=远3遣5座℃医螺湿球温度日：夜t缎w2虚=悦2派4慎℃轿3.3抓械实验装置权本实验是在小怎型空调焓差室绘中进行的，焓令差室及制冷系产统布置如瘦图磁3乎所示：旗图此3识番焓差实验室装糕置皇3.4根婶控制系统遇焓差实验室中式各电动设备采慰用换PL劲C买控制，环境室茎温度、湿度、隐出风静压采染用激PI坦D怜自动调节。稳柴定工况判定：踩干球温粮度低±凳0.鸽2饲℃钱，湿球温贱度赖±攻0.午2逐℃抓，静历压慧±2P袋a劣，电旷压粱±2帽%悉。当满足稳定关工况后系统将久自动保存实验施数据。温度、霞湿度、静压确的膨PI鸭D伤控制框图和控结制过程如秧图滤4冷、狐5帅所示：萌图连4PI重D册控制框图职图旨5欠怠焓差室温度、输湿度、静压控债制过程难3.5梳底实验结果及分楚析造用黎MATLA缺B身将所获得的实档验数据绘制成服曲线，得到变朴频空调器制冷苍量、压缩机功对率、性能系伯数币CO示P桃与频率的关系警如下：去也摧制冷量与频率馋的关系朱图辽6肥扔制冷量随频率犯变化图锦当频率小没于翁80H即z掌时，制冷量随展着频率的增大位几乎成线性增把大，当频率大撞于墙80H山z限时，制冷量随涌着频率的增大它增加缓慢甚至慰开始逐渐减小栽。这是因为开才始制冷剂流量累增大，蒸发器测与室内空气之助间的换热温差倡加大，所以制卧冷量增加，但号当压缩机转速寒到达一定程度格时，由于毛细柏管的节流能力脚受到限制，制届冷剂流量开始嫌减小，蒸发器构与空气之间的饱换热温差减小坡，所以制冷量少开始减小。雷符匹压缩机功率与组频率的关系扬图宰7啦顶压缩机功率随敬频率变化图绢空调器在低频比运行时，压缩否机功率随频率渗的增大而迅速浇增大，但随着拴频率的继续增伴大，功率增大吨的趋势逐渐减把小的。这是因遍为输入功率的集变化率和压缩批机转速（频率兴）变化率成三柿次方的变化关最系，所以在低坏频运行时，压沙缩机的输入功扇率随着频率的订增大迅速增大延。当频率大排于忽80Hz咳抽时，由于毛细铃管流通能力的贷限制，导致蒸上发器中的制冷话剂量减小，从俘而使得压缩机用的输气量减小呼，但由于转速峡增加导致功率谁增加占着主导寿作用，所以输肚入功率还是增蛾加的，只是增喜加的趋势减小理了。输芝纤性能系驻数污CO致P刃与频率的关系祝图资8股贫性能系底数居CO旗P跳随频率变化图袋随着频率的增钱加愧CO栋P建却呈先增大后紫减小的趋势。针这是因为开始株随着频率的增算加，制冷量增只加较多，而输电入功率增加得杜相对较少，所督以泰COP朗=移Ｑ茶/叮Ｎ呈现增大得蒸的趋势，熟在统40H迁z钉时差不多达到龄了一个最大值疯，随着频率的谁继续增大，输南入功率的增加飞速度大于制冷税量的增加速度史，因柔而饲CO威P钻开始减小。4结论技本实验研究了运在变频空调器情中采用毛细管拔节流时，系统齿制冷量、压缩刷机功率请、缓CO俊P郑随频率变化的逃关系。通过实韵验可以看到变脚频空调器封在烘20H切z书～邮80H朗z堪运行苍时伍,冒纸系统的制冷量芦随着频率的增望大而增大，说壁明变频空调器膨系统中使用毛陷细管节流能够辣适应压缩机转青速变化的要求绝的，当频率超劈过纽80H犁z暗时，毛细管节林流能力将大大暮减弱，所以在疮家用变频空调此器的正常工作三范围内，毛细碑管节流仍能体蕉现变频的特点域，满足人们的具要求，具有一术定的实用价值慌。参考文献练1慕计何晓东明哥,系芽王志改刚摸,狂虾俞炳丰豆.疾辈小冷量变频空弄调器制冷系统仅采用单根毛细裤管的性能分鸟析章[J]胸,自流体机械差.讨1998,芦26(12判):47-肠50.匙2刃雹黄根恨法至.经骂新型膨胀阀及嘱其应用撤.皂耗制冷空调与电境力机械胀.绒2001,环22(2):然19-22.冰3责或朱兴斥旺农,负戒时阳掀.歉戴毛细管长度对拼制冷系统性能殃影响的探旦讨趟[J]姐.坛铲轻工机那械厚.2002(勾3):61-爹62.炮4Some拼haiWo蕉ngwise伶s,Wor犹achet岛Piromp夕ak序.母Flow挣charac劲terist称icsof鼠purer秘efrige偶rants售andmi烈xtures元inad稼iabati捐ccapi形llary驻tubes[纽J]协.爪Appli逮edTher描malEn谦ginee凳ring,虽2001,2裹1:845-甜861.河5Melo湖C,Fe宰rreira帖RTS,N罚etoBC泄,Gonc耗alves驾JM,Me领zavila凭MM哄.晋Ane