節(jié)流機(jī)構(gòu)位置對空調(diào)的影響

傅英勝，陳澤彬，黃 春，宋培剛

（珠海格力電器股份有限公司，珠海 519070）

1 前言

目前市場使用的家用空調(diào)大部分是分體式，內(nèi)外機(jī)通過銅管連接。節(jié)流機(jī)構(gòu)位置有三種情況:（1）制冷、制熱節(jié)流機(jī)構(gòu)都在外機(jī)，見圖1;（2）制冷、制熱節(jié)流機(jī)構(gòu)都在內(nèi)機(jī)，見圖2;（3）制冷節(jié)流元件在內(nèi)機(jī)、制熱元件在外機(jī)，見圖3。在蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中，制冷劑的液體膨脹過程是通過節(jié)流機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。節(jié)流機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)液體膨脹的同時(shí)，還具有以下兩方面的作用:一是將制冷機(jī)的高壓部分與低壓部分隔開，防止高壓液體串流到蒸發(fā)器中;二是對蒸發(fā)器供液量進(jìn)行控制，使其保持適量的液體使蒸發(fā)器換熱面積充分發(fā)揮作用。在空調(diào)系統(tǒng)中，應(yīng)用較多的節(jié)流機(jī)構(gòu)有毛細(xì)管、熱力膨脹閥和電子膨脹閥。

制冷系統(tǒng)中高壓液體經(jīng)節(jié)流后變?yōu)槠簝上鄳B(tài)，節(jié)流機(jī)構(gòu)位置不同導(dǎo)致連接管冷媒狀態(tài)不同，對機(jī)組噪音、性能及灌注量都會(huì)有影響。

目前關(guān)于這方面的資料不多，本文通過實(shí)驗(yàn)方法分別從這三方面進(jìn)行分析，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員及工程安裝人員提供參考。

圖1 制冷、制熱節(jié)流機(jī)構(gòu)都在外機(jī)

圖2 制冷、制熱節(jié)流機(jī)構(gòu)都在內(nèi)機(jī)

圖3 制冷節(jié)流元件在內(nèi)機(jī)、制熱元件在外機(jī)

2 對內(nèi)機(jī)噪聲的影響

空調(diào)內(nèi)機(jī)噪聲是由多種聲源組成的非常復(fù)雜的聲學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生。其噪聲源主要構(gòu)成有如下幾個(gè)方面:一是風(fēng)葉的空氣動(dòng)力噪聲，包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲等;二是結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲，主要為電機(jī)振動(dòng)、風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲;第三是制冷劑在管道內(nèi)高速流動(dòng)產(chǎn)生的氣流脈動(dòng)噪聲，冷媒節(jié)流后是兩相紊流，容易產(chǎn)生不連續(xù)的高頻液流聲。節(jié)流元件在室內(nèi)機(jī)這種液流聲更加明顯。將一臺(tái)出現(xiàn)液流聲的風(fēng)管機(jī)毛細(xì)管移到外機(jī)上其音質(zhì)有明顯改善，其頻譜圖對比如下

實(shí)驗(yàn)分析:節(jié)流毛細(xì)管在內(nèi)側(cè)時(shí)，內(nèi)機(jī)液流聲明顯 （295．5Hz），而且噪聲總值也比毛細(xì)管安裝在外側(cè)高2．6dB（A），液流噪聲的產(chǎn)生原因是冷媒經(jīng)過節(jié)流后以氣液兩相存在，而氣泡在管道流動(dòng)因?yàn)閴毫ο陆祷蛘咂渌蛞鹌屏鸦蛘咦矒艄鼙?，通過蒸發(fā)器U管把聲音放大，該聲音像煮開水時(shí)氣泡破裂聲音，于是稱其為煮開水聲。毛細(xì)管在外側(cè)時(shí)節(jié)流后的液體經(jīng)過連接管后，使冷媒流動(dòng)更加連續(xù)，液流聲大大降低。

圖4 節(jié)流毛細(xì)管在內(nèi)機(jī)

圖5 節(jié)流毛細(xì)管在外側(cè)

3 對機(jī)組性能及灌注量的影響

3.1 理論計(jì)算

討論對象機(jī)組為某出口機(jī)型，制冷量16kW，冷媒R22，內(nèi)機(jī)為風(fēng)管機(jī)，連接冷媒管液管規(guī)格?12×1mm、冷媒氣管規(guī)格?19×1mm

當(dāng)制冷毛細(xì)管安裝在內(nèi)機(jī)時(shí) （圖2所示），每米長連接管所存冷媒量 （冷媒狀態(tài)表壓1．8MPa、冷凝器出口溫度 38℃，比容 0．00091 m3/kg）:

其中:d為液管內(nèi)徑，m;v為液體冷媒比容，m3/kg;

當(dāng)制冷毛細(xì)管安裝在外機(jī)時(shí)，連接管中為汽液兩相冷媒，每米長連接管冷媒量 （冷凝壓力1．8 MPa、蒸發(fā)壓力0．46MPa，冷凝器出口溫度38℃，比容0．0015 m3/kg）:

其中:d為液管內(nèi)徑，m;v為液體冷媒比容，m3/kg;

當(dāng)連接管長度為7．5m，制冷毛細(xì)管安裝在內(nèi)機(jī)、外機(jī)相差冷媒量:

3.2 實(shí)驗(yàn)機(jī)組及溫度測點(diǎn)介紹

如圖6所示

壓力測點(diǎn)1——系統(tǒng)排氣壓力

壓力測點(diǎn)2——系統(tǒng)吸氣壓力

壓力測點(diǎn)3——制冷冷凝后壓力

壓力測點(diǎn)4——制熱冷凝后壓力

溫度測點(diǎn)1——壓縮機(jī)排氣溫度

溫度測點(diǎn)2——壓縮機(jī)吸氣溫度

溫度測點(diǎn)3——制冷過冷溫度

溫度測點(diǎn)4——制熱過冷溫度

圖6 實(shí)驗(yàn)機(jī)組及溫度測點(diǎn)

3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3．3．1 制冷性能對比

使用同一套機(jī)組，在灌注量為6．0kg時(shí)，更換節(jié)流毛細(xì)管位置，測試名義制冷工況下的性能，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:

圖7 制冷時(shí)的機(jī)組參數(shù)對比

圖8 制熱時(shí)的機(jī)組參數(shù)對比

毛細(xì)管安裝在外機(jī)時(shí)實(shí)測制冷量16001W、能效比為2．8;而毛細(xì)管安裝在內(nèi)側(cè)時(shí)的實(shí)測制冷量14746W、能效比為2．7。

機(jī)組其他參數(shù)對比見圖7:當(dāng)毛細(xì)管安裝在外機(jī)時(shí)，制冷系統(tǒng)高壓區(qū)容量變小，大部分冷媒都堵在冷凝器內(nèi)，表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是冷凝溫度高、過冷度大;毛細(xì)管安裝在內(nèi)機(jī)的過冷度小、吸氣過熱度大——系統(tǒng)出現(xiàn)缺冷媒現(xiàn)象。

當(dāng)節(jié)流毛細(xì)管安裝在內(nèi)機(jī)冷媒灌注量為6．25kg時(shí)，其性能參數(shù)與節(jié)流毛管在外機(jī)灌注量為6．0kg相當(dāng)，實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算相差2%。

3．3．2 在名義制熱工況下測試其性能，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:

性能對比:毛細(xì)管安裝在外機(jī)時(shí)實(shí)測制熱量19092W、能效比3．7;而毛細(xì)管安裝在內(nèi)側(cè)時(shí)實(shí)測制熱量19063W、能效比3．7。

機(jī)組其他參數(shù)對比:機(jī)組運(yùn)行制熱工況時(shí)，冷媒在室內(nèi)側(cè)冷媒冷凝，室內(nèi)側(cè)換熱器容積比室外側(cè)換熱器容積要小，系統(tǒng)所需冷媒量要比制冷小，表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是毛細(xì)管在外側(cè)、內(nèi)側(cè)對機(jī)組壓力及過冷度、吸氣過熱度的影響不大，見圖8。

4 結(jié)論

本文針對節(jié)流裝置在空調(diào)制冷系統(tǒng)不同位置，分析了這種情況下對分體空調(diào)噪聲、性能及灌注量的影響。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，節(jié)流裝置安裝在外機(jī)時(shí)由于內(nèi)機(jī)分流裝置遠(yuǎn)離節(jié)流裝置，分流時(shí)不容易產(chǎn)生液流聲，音質(zhì)更好;節(jié)流機(jī)構(gòu)的位置對機(jī)組制冷性能及灌注量影響較大，節(jié)流機(jī)構(gòu)在外機(jī)時(shí)所需制冷劑更少，節(jié)流機(jī)構(gòu)的位置對機(jī)組制熱性能影響不大。綜上所述，節(jié)流機(jī)構(gòu)在外機(jī)優(yōu)于節(jié)流機(jī)構(gòu)在內(nèi)機(jī)。

［1］鄭賢德．制冷原理與裝置［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001

［2］許成威．空調(diào)噪音的來源、診斷和降噪研究 ［J］．科技風(fēng)，2012（4）:108

［3］時(shí)陽，朱興旺，陳明，等．制冷器具中制冷劑充流量的計(jì)算［J］．鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，4（1）:11－20