雙節(jié)流裝置并聯(lián)節(jié)流應(yīng)用分析

黃章義 楊芳

摘要：對于單個系統(tǒng)在12～25匹冷量輕型商用空調(diào)（后面簡稱輕商）而言，節(jié)流裝置的配置是直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的可靠性以及經(jīng)濟(jì)性的重要因素。本文通過對不同配置的節(jié)流方式進(jìn)行實驗對比、總結(jié)出較為合理的應(yīng)用在輕商上的節(jié)流配置裝置。

關(guān)鍵詞：輕商、電子膨脹閥、孔板、毛細(xì)管、蒸發(fā)溫度

0.引言

空調(diào)機(jī)組在運行過程中隨著環(huán)境工況的變化需要節(jié)通過流裝置來控制進(jìn)入蒸發(fā)器的冷媒量。當(dāng)冷媒量進(jìn)入蒸發(fā)器過少則會導(dǎo)致蒸發(fā)器換熱面積無法充分利用，壓縮機(jī)排氣溫度過高，影響潤滑油的使用壽命和元器件的可靠性;當(dāng)進(jìn)入蒸發(fā)器的冷媒量過多，則冷媒在蒸發(fā)器內(nèi)無法充分蒸發(fā)，導(dǎo)致壓縮機(jī)吸氣帶液，打碎渦旋盤，影響機(jī)組的正常使用。針對行業(yè)內(nèi)中小型水冷渦旋機(jī)組，單個系統(tǒng)制冷能力在12～25匹之間，受限于市場上電子膨脹閥的容量以及其他因素的綜合影響（目前0～500步的電子膨脹閥沒有合的適容量，市場上成熟的0～500步的電子膨脹閥的口徑最大的只有Φ4.0mm，根據(jù)2臺12匹的并聯(lián)壓縮機(jī)需要采用口徑Φ6.0mm的電子膨脹閥，而常規(guī)控制器硬件因電流不足無法驅(qū)動口徑Φ6.0mm的電子膨脹閥。更換其他步數(shù)（0～2000）的電子膨脹閥存在價格昂貴、無法和現(xiàn)有步數(shù)的電子膨脹閥通用控制器的缺陷），無法單獨采用一個電子膨脹閥進(jìn)行節(jié)流。

針對單個系統(tǒng)在12～25匹冷量的節(jié)流方案，目前常用的有過孔板+電子膨脹閥、毛細(xì)管+電子膨脹閥并聯(lián)的方案。

特對上述兩節(jié)流方案進(jìn)行分析、測試、驗證和總結(jié)。

1.實驗要求

1.1節(jié)流效果最優(yōu)要求：

從最小負(fù)荷到最大負(fù)荷全范圍內(nèi)有效節(jié)流，全范圍兼顧。

1.2通用要求：

能夠通用現(xiàn)有的控制硬件，實現(xiàn)硬件通用化。

1.3性價比最優(yōu)要求：

器件成本低，驗證調(diào)試快速精準(zhǔn)。

1.4 測試點要求：

各系統(tǒng)壓縮機(jī)吸氣壓力、排氣壓力，各壓縮機(jī)吸氣溫度、排氣溫度、壓縮機(jī)油槽溫度。

2.試驗對象

節(jié)流設(shè)計對象為渦旋式殼管水源熱泵，4臺壓縮機(jī)（分兩個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)采用的是2臺12匹的并聯(lián)壓縮機(jī)），節(jié)流配置如表1所示：

3 試驗驗證對比

下面通過對對水源熱泵機(jī)組3個不同工況下的驗證情況進(jìn)行對比分析總結(jié)。

3.1設(shè)計目標(biāo)

1）工況參數(shù)

2）達(dá)成要求

機(jī)組運行過程中確保同系統(tǒng)的壓縮機(jī)間排氣溫度差異在3℃以內(nèi);壓縮機(jī)間油溫差控制在3℃以內(nèi)。

3.2驗證對比

經(jīng)過對方案論證分析后，對兩個方案通過水源熱泵的水環(huán)、地下水以及地下環(huán)路三個工況的試驗測試驗證數(shù)據(jù)（排氣溫度以及油溫）進(jìn)行對比分析方，試驗驗證過程如下：

1）對排氣溫度的影響

三個工況下對排氣溫度影響如下表3所示：

a、從上面三個工況的數(shù)據(jù)對比表中可以發(fā)現(xiàn)采用孔板+電子膨脹閥節(jié)流的方式時存在壓縮機(jī)間的排氣溫度差異較大，尤其是水環(huán)工況下壓縮機(jī)間排氣溫度差高達(dá)10℃以上，同個系統(tǒng)并聯(lián)壓縮機(jī)間的排氣溫度差值也高達(dá)7℃;

b、采用毛細(xì)管+電子膨脹閥的節(jié)流方式后壓縮機(jī)間的排氣溫度差值最大都沒有超過1.0℃，這個溫度差值完全可以使看作測了誤差，忽略不計。

2）對油溫的影響

節(jié)流機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式對壓縮機(jī)油溫影響相當(dāng)大，且并聯(lián)孔板時的油溫明細(xì)比并聯(lián)毛細(xì)管時要低，而且壓縮機(jī)間的油溫差異較大，油溫偏低時油的黏度過大，導(dǎo)致壓縮機(jī)潤滑不良，影響機(jī)組的可靠使用。

4 分析及總結(jié)

采用電子膨脹閥+毛細(xì)管并聯(lián)節(jié)流的方式較采用電子膨脹閥+孔板并聯(lián)節(jié)流在實驗室測試數(shù)據(jù)較采用電子膨脹閥+孔板并聯(lián)節(jié)流在穩(wěn)定性和一致性上改善明顯，分析如下：

如圖3所示，可以看出孔口處孔徑為Φ3.8mm，厚度為1mm;由于孔板的特性，加工精度對其節(jié)流影響非常大，在生產(chǎn)加工過程中要求非常高，但生產(chǎn)過程非常控制，經(jīng)常出現(xiàn)口徑偏差±0.2mm的情況，有的時候甚者出現(xiàn)1mm孔口厚度都被切削掉的現(xiàn)象。導(dǎo)致另外機(jī)組在小負(fù)荷的情況下電子膨脹閥全關(guān)后孔板由于調(diào)節(jié)能力有限無法較大范圍控制通過的制冷劑流量，導(dǎo)致供入蒸發(fā)器的液過多無法完全蒸發(fā)，進(jìn)一步導(dǎo)致壓縮機(jī)吸氣帶液，并聯(lián)壓縮機(jī)間吸氣量不均衡以及油潤滑不良的現(xiàn)象。為解決這個問題現(xiàn)需對節(jié)流進(jìn)行重新設(shè)計和優(yōu)化。

采用電子膨脹閥+毛細(xì)管并聯(lián)節(jié)流的方式后解決了如下問題：

1）解決了采用電子膨脹閥+孔板節(jié)流在一致性、穩(wěn)定性差的問題;

2）解決了機(jī)組在低負(fù)荷下孔板節(jié)流范圍局限以及冷媒過多時導(dǎo)致壓縮機(jī)吸氣帶液和油潤滑問題;

3）解決了因孔板加工精度對節(jié)流穩(wěn)定性和一致性的影響;

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳業(yè)正，韓寶琦.制冷原理及設(shè)備（第二版）.西安交通大學(xué)出版社

[2] 史美中，王中錚.熱交換器原理與設(shè)計（第4版）：東南大學(xué)出版社

作者簡介：黃章義（1987-），男，湖南省永州人，學(xué)士，主要從事商用空調(diào)機(jī)組開發(fā)設(shè)計。

楊芳（1986-），女，陜西省渭南人，學(xué)士，主要從事暖通設(shè)計工作。