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1、制冷劑灌注量確定及其對性能的影響內容摘要 通過分析冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)系統(tǒng)中影響制冷劑量變化的因素，以及制冷劑量的變化對性能的影響，并同時分析如何確定最合適的制冷劑量關鍵詞 制冷劑 壓力 溫度 性能Confirm The Fittest Quantity Of Refrigerator System And The Quantity Affect The Performance Of RefrigeratorAbstractAnalyzing the factor that affect quantity of refrigerant in Refrigerator system, affec

2、ting Refrigerator performance by changing the quantity of refrigerant, and analyzing how to confirm the fittest quantityKey Wordsrefrigerant pressure temperature performance冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)是一種全封閉式制冷系統(tǒng)，它的結構設計要求較為緊湊，各個制冷配件的匹配要求合理，也就是說在整個制冷系統(tǒng)中，壓縮機的排氣量，蒸發(fā)器的蒸發(fā)能力、冷凝器的散熱效果、毛細管的節(jié)流狀態(tài)都要求匹配合理，否則都會出現(xiàn)制冷效率低、生產(chǎn)成本高、制冷能力不

3、足。既是這些關鍵零部件匹配好以后，對于制冷系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中制冷劑的量的多少對系統(tǒng)的制冷效果也有較大的影響。這些影響會體現(xiàn)在制冷劑偏多或偏少的情況中，制冷劑偏多或偏少都會造成冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)制冷效果不好，耗電量大，因此合理的制冷劑充注量對于冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的制冷性能也有較為嚴格的要求。對于影響冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)制冷劑量的因素，以及制冷劑量的變化對系統(tǒng)的影響，需要對系統(tǒng)進行分析，才能確定。一.基本原理1.1制冷系統(tǒng)原理在壓縮機消耗電能的條件下，壓縮機將從蒸發(fā)器來的低壓蒸氣進行壓縮，變成高溫高壓蒸氣后進入冷凝器受到空氣的冷卻而凝結成高壓高溫液體，再經(jīng)毛細管節(jié)流后變成低壓低溫液體（或部分液體

4、已蒸發(fā)成氣體），在蒸發(fā)器中利用制冷劑蒸發(fā)吸收熱量，使冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)內溫度降低，吸收汽化熱后的低壓蒸氣重返壓縮機，再進行下一個循環(huán)，其制冷原理如圖1：1壓縮機 2冷凝器 3干燥過濾器 4毛細管 5集液管 6蒸發(fā)器圖11.2實際制冷循環(huán)冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的制冷循環(huán)實際上為蒸汽過熱循環(huán)。冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)設計過程中，在毛細管和回氣管之間設計成簡單的換熱器，增加了系統(tǒng)過冷度，這使得部分過熱為有效過熱。從能量學角度而言，相當于單位質量的制冷劑提供了更多的制冷量。參見圖1：冰箱制冷系統(tǒng)的實際循環(huán)與理論循環(huán)。ABCDA為理論循環(huán)，1234C56A為實際循環(huán)。圖2二.制冷系統(tǒng)本身結構的變化在系統(tǒng)匹配

5、過程中，主要是它的本身結構也在變化，如蒸發(fā)器的面積和結構的變化、冷凝器的面積和結構的變化、毛細管尺寸的變化、壓縮機型號的變化，這些變化對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的性能都有一定的影響。2.1蒸發(fā)器的變化 對于同一冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)，當它的蒸發(fā)器面積增大時，換熱效果增強，如蒸發(fā)管加粗。如果制冷劑的量沒有變化，當系統(tǒng)運行時，會出現(xiàn)蒸發(fā)器的出口端溫度偏高，沒有制冷劑液體，或者說制冷劑在蒸發(fā)器的前部已經(jīng)全部蒸發(fā)完，會造成蒸發(fā)器后面部分的蒸發(fā)溫度偏高，影響溫度場的均勻性。若將此時系統(tǒng)的制冷劑的量增加，蒸發(fā)器的整個蒸發(fā)溫度一致，保證制冷劑在蒸發(fā)器的出口部全部蒸發(fā)完。對于整個系統(tǒng)來說，加大蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積，可以

6、抬高一些蒸發(fā)溫度，增加的蒸發(fā)面積和降低了蒸發(fā)環(huán)境的傳熱溫差，增加它的制冷能力。但抬高蒸發(fā)溫度，增加壓縮機的排氣量（由于壓差減?。斐稍诿毠苤械牧鲃幼枇Ω?，從而來降低蒸發(fā)溫度，同時冷凝器的散熱能力也限制了系統(tǒng)的制冷能力，對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的制冷能力進行了相互制約。2.2改變壓縮機的型號 選用不同的壓縮機，也會出現(xiàn)制冷系統(tǒng)中制冷劑量的匹配問題。不同的壓縮機的排氣量不同，制冷能力不同（見圖1）。圖3中的兩臺壓縮機為恩布拉格的NBM1114Y和NBM1116Y，它的制冷劑為R600a，冷凝溫度為45，吸氣溫度為32的情況下的兩組曲線。如果選用排氣量大的壓縮機，由于排氣量大，系統(tǒng)中的制冷劑流速

7、加快，系統(tǒng)阻力大，蒸發(fā)器的蒸發(fā)壓力降低，蒸發(fā)溫度也降低，單位面積的制冷能力加大，同時冷凝壓力高， 圖3壓縮機的排氣溫度高，從而制冷劑也蒸發(fā)快，出現(xiàn)制冷劑量不足，也必須對系統(tǒng)進行重新匹配。因此選用排氣量大的壓縮機可以提高制冷量，但不能提高效率，也不能節(jié)能。2.3冷凝器的變化 增大冷凝器的換熱面積，也需要對系統(tǒng)中制冷劑的量進行匹配。由于增大冷凝器的冷凝面積，會出現(xiàn)降低冷凝器溫度，增大壓縮機的排氣量，從而出現(xiàn)制冷系統(tǒng)的制冷能力增加，制冷劑的出現(xiàn)偏少。如果是冷凝器管道面積的變化引起散熱效果的增強，要考慮到有較多的制冷劑會蒸發(fā)在這些空間中，造成系統(tǒng)中的制冷劑量需要更多。但對于只增加散熱面積，而未增加內部

8、管道面積的情況，系統(tǒng)的制冷劑量的變化不大。2.4毛細管的變化毛細管利用制冷劑在細長管中的流動阻力起節(jié)流降壓作用，它不象熱力膨脹閥那樣能在較寬的工況范圍有效工作，只在給予定的工作條件下發(fā)揮預期在效果。制冷劑在毛細管內流動可分為純液體流動區(qū)和兩相流動區(qū)，進口過冷度越大，液相流動段越長；進口無過冷或含有氣體進，整個毛細管中全部呈兩相流動且流量減少。毛細管對制冷劑的量也有影響，如果毛細管的長度變長或管徑變小，都會造節(jié)流時產(chǎn)生較大的壓差，制冷劑流量小，蒸發(fā)溫度低，壓縮機的排氣量也小，使制冷系統(tǒng)的制冷能力減小，需要的制冷劑量也少。反之則會出現(xiàn)制冷劑的量要求多。毛細管的陰力能足以在其進口側保持一段液封，又不

9、至有過多液體積存在冷凝器時，制冷系統(tǒng)可以在容量平衡的條件下工作。2.5集液管集液管的作用主要有：（1）氣液分離：流體在通過突然擴大的端面時，流速會減小，從而制冷劑氣體和液體分離。（2）儲液：儲存調劑制冷系統(tǒng)中液態(tài)的制冷劑量。當冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)有集液管時，制冷劑的量可以適當加大，保持一定的充灌裕度以2.6干燥過濾器的傾斜角度一般干燥過濾器應向插接毛細管一端傾斜15-45度角。干燥過濾器的傾斜角度對于小型制冷系統(tǒng)影響尤大，因小型制冷系統(tǒng)的制冷劑充注量較小，冷凝后的液量也較小，當干燥過濾器的傾斜角度小時，制冷劑液體積存于干燥過濾器內，其液面無法達到毛細管入口，致使毛細管入口就是兩相流動，實際流量

10、減少，蒸發(fā)器液量不足，蒸發(fā)量不足，相應制冷能力不足，出現(xiàn)制冷弱現(xiàn)象。三.冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)產(chǎn)品由于本身結構的特點在實際應用中的影響對于單一部件的變化，制冷劑的量可以匹配。由于在理論上與實際的產(chǎn)品中有較大的區(qū)別，在理論上來說，壓縮機的入口溫度都可以看作在特殊點的情況下來分析。如在制冷劑剛好全部蒸發(fā)完的位置。但在實際的產(chǎn)品中，由于管道的連接，從蒸發(fā)器到壓縮機的入口端必須有一管道連接，這一連接管我們稱為回氣管。由于蒸發(fā)器的溫度總低于環(huán)境溫度，因此在制冷劑在回氣管的流動過程中，它的溫度會一直上升。這一回升過程，會與毛細管進行一部分的熱交換，也會從保溫層中吸收一部分熱量，如果流到箱體外部的制冷劑溫度仍

11、低于環(huán)境溫度，就會從環(huán)境中吸收熱量。因此這部分熱量應盡量少從環(huán)境中直接吸收，使壓縮機的入口溫度與環(huán)境溫度相差不大為好，從而會使壓縮機避免液擊現(xiàn)象。對于壓縮機，如果系統(tǒng)中的制冷劑量偏多，會使壓縮機的進口溫度偏低，空氣密度加大，這樣壓縮機在壓縮的過程中會有液體出現(xiàn)，這種液體一方面會出現(xiàn)液擊排氣閥片，另一方面因為它會滯留在余隙容積中，造成吸氣時的進氣量減小，同時因排氣壓力高，排氣效率低（余隙容積始終存在），使制冷效果下降。另外從回氣管到壓縮機的進口的流動過程中，制冷劑會從環(huán)境中吸收大量的熱量，從而使蒸發(fā)器的相對使用面積減小，使壓縮機發(fā)出較多的功耗，也表現(xiàn)為過多的制冷劑使系統(tǒng)的效率低。對于較少的制冷劑

12、量，會出現(xiàn)蒸發(fā)能力不足，壓縮機長時間工作，也會出現(xiàn)制冷系統(tǒng)效率低。因此對于系統(tǒng)的性能在其結構決定后，要對它的制冷劑量進行匹配試驗。四. 環(huán)境溫度對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)系統(tǒng)制冷劑量的影響由于冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)總是工作在不同的環(huán)境中，因此制冷系統(tǒng)在不同的環(huán)境溫度下所要求的制冷劑的量也不同。一般來說，在高溫的情況下所要求的制冷劑量多，這是因為冷凝器的壓力高，氣體密度大，需要較多的制冷劑的量。而低溫情況下則相反。因此對于一個單一的系統(tǒng)所確定的制冷劑量是難以適應變化的環(huán)境，設計時必須要考慮到它的適應性，需要在系統(tǒng)中增加貯液器來調節(jié)它對環(huán)境溫度的適應性。對于不同的制冷劑種類，所需要的調節(jié)能力不同。對于R

13、600a制冷劑，由于它的容積制冷量大于R134a，因此它的貯液器要小，較小的液體蒸發(fā)變化會引起較大的制冷能力變化。因此對于R600 a制冷劑，它的制冷劑量的準確性要求更高，對環(huán)境溫度的適應能力強。五. 冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)系統(tǒng)中制冷劑量的確定制冷劑的量的準確性在制冷系統(tǒng)中非常重要，因此對于每種冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)在正式生產(chǎn)之前都要進行性能匹配調試，這種調試包括更換設計方案、系統(tǒng)部件匹配等，同時制冷劑量也要進行試驗，由試驗過程中的性能表現(xiàn)確定它的最合適充注量。41通過對蒸發(fā)器溫度的測定冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器主要是由一套金屬管組成，它的蒸發(fā)溫度會表現(xiàn)出當制冷劑的量不足時，蒸發(fā)器的出口溫度高，如

14、果制冷劑的量較合適或較多時，蒸發(fā)器上的進口、中間和出口的溫度比較一致，說明制冷劑有液體流出蒸發(fā)器的出口，因此對制冷劑量要求最少必須滿足使蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度都一致。圖4為某型號冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)在某環(huán)境溫度下、制冷劑為R600 a時的蒸發(fā)器進出口溫度與制冷劑量的變化曲線。 圖4 圖5 42對回氣管溫度的確定為測定冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)中制冷劑量最多的情況，可以通過對回氣管的溫度進行控制，判斷制冷劑量的最多程度，也能通過這一溫度較好也限制壓縮機的吸氣溫度，改善壓縮機的吸氣狀態(tài)，保證壓縮機的最佳運行。圖5為某型號冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)在某環(huán)境溫度下，制冷劑為R600 a時的回氣管溫度與制冷劑量的變化曲線

15、。43冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)內儲藏溫度的確定不同的制冷劑量對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的表現(xiàn)最終為性能方面，因此可以對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的冷藏室和冷凍室進行布點測試其內的溫度變化，根據(jù)這種變化來判斷冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)中合適的制冷劑量對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)制冷性能的直接表現(xiàn)。圖6為某型號冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)在某環(huán)境溫度下，制冷劑為R134 a時的冷藏室溫度與制冷劑量的變化曲線。44冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)壓縮運行電流和功率的確定不同的制冷劑量對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)壓縮機運行時的電流各功率也有影響，這種影響可從圖5中看出。 圖6 圖7 六 系統(tǒng)中制冷劑量的準確的計量通過試驗確定冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)中所需的

16、最佳充注量后，可以對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)進行準確注入。6.1采用高精度計量工具在試驗過程中，由于對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)本身進行模擬性試驗，制冷劑量變化小，每次在小量之間變化，從而可以對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的性能能較為準確的反映。由于冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)對制冷劑的量要求高，尤其是R600 a制冷劑的冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)，每相差10克制冷劑對冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的性能都有非常大的影響，因此如此要求高的測量精度要求，也必須有高精度的計量工具，目前市場上可以購買到精度達到較高的電子稱，滿足要求。對于生產(chǎn)過程中，它的充注量是一次性注入，象制冷劑為R600 a在一臺冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)中的量為60克左右，

17、在自動生產(chǎn)線中可以達到要求。6.2采用靜態(tài)平衡壓力的方法對于維修時的冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)制冷劑量的確定，一般在冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的銘牌中都有，但是維修人員因為條件的限制比較難達到如此高的測量精度，而且通過對回氣管的壓力測量來測定制冷劑的量困難較大，這是因為對于R600A制冷劑在冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器中的蒸發(fā)壓力在冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)運行時會出現(xiàn)真空度。圖8為某型號的蒸發(fā)壓力在不同環(huán)境溫度下的變化曲線。在一般的壓力儀表中，真空度的測量較為困難，因此可以通過測量冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)在不同環(huán)境中的靜態(tài)壓力來達到要求，這種壓力在不同的環(huán)境溫度下是不同的，但它可以較大地表現(xiàn)出不同制冷劑量在不同溫度下較大的壓力差。圖9為某型號冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)在靜態(tài)下，不同制冷劑量在不同溫度下的壓力變化曲線。這種壓力曲線只是對不同型號的冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)不同，因此生產(chǎn)商可以對每種冰箱冰柜小型制冷系統(tǒng)提供該參數(shù)。 圖8 圖9 圖10 補充實驗決定制冷劑灌注量的方法。