您的位置： 首頁 > 新聞資訊 > 恒溫恒濕試驗箱中毛細管熱氣旁通的設計及粗算過程

恒溫恒濕試驗箱中毛細管熱氣旁通的設計及粗算過程

作者： salmon范編輯：瑞凱儀器(qi) 來(lai)源： bibil.cn 發(fa)布日期： 2020.09.22

毛細管是一種便宜、有效、沒有磨損的節流機構，它在恒溫恒濕試驗箱的制冷裝置中經常被用作液體節流器,對蒸發器供液。毛細管作為液管節流器的計算一直都沒有可靠公式，大多根據經驗值通過實驗確定。將其用在熱氣旁通管中，利用制冷工質在細長管中的流動阻力，對壓縮機排氣管中的高溫高壓過熱工質進行降壓節流成為高溫低壓氣體，節流過程只涉及到單相流體，可以通過管道的阻力粗略計算得出毛細管管內徑和長度。
一、毛細管熱氣旁通(tong)的粗算過(guo)程

如圖3所示，毛細管(guan)多(duo)采用夾扁大管(guan)焊(han)接，毛細管(guan)進出兩端實質上是一個(ge)(ge)突縮(suo)和突擴(kuo)的(de)局(ju)(ju)部(bu)阻(zu)礙。從(cong)流(liu)體力學的(de)角(jiao)度,毛細管(guan)的(de)的(de)節流(liu)能力就(jiu)是對這(zhe)個(ge)(ge)兩個(ge)(ge)局(ju)(ju)部(bu)阻(zu)礙和毛細管(guan)沿程阻(zu)力的(de)計算。

毛細管連接模型

圖3 毛細管連接(jie)模(mo)型

    1、計算毛細管(guan)前后低壓(ya)、高壓(ya)熱(re)氣旁(pang)通管(guan)的管(guan)內流(liu)速(su)υ1、υ3
    首先根據設(she)計的(de)運行壓力(li)，結合制冷劑的(de)工質性質可以查出(chu)毛(mao)細管前后高壓、低(di)壓熱氣旁(pang)通(tong)管道內的(de)密度或(huo)比(bi)容，從而計算得出(chu)體積流量：
                            （1）

根據體積流量確認毛細(xi)管前后低壓(ya)、高(gao)壓(ya)熱氣旁(pang)通管的(de)內管徑(jing):
（2）

    管(guan)(guan)徑一般根(gen)據管(guan)(guan)內流(liu)速(su)來確(que)定，考慮的一個依據是管(guan)(guan)內噪音，管(guan)(guan)內流(liu)速(su)在3000FPM（15.24m/s）以(yi)上(shang)會(hui)產生很大噪音。管(guan)(guan)內流(liu)速(su)不應(ying)超過15m/s。毛細(xi)管(guan)(guan)后的低壓管(guan)(guan)一般取略(lve)大于毛細(xi)管(guan)(guan)前的高壓管(guan)(guan)。
    以(yi)流(liu)速計(ji)算得出的(de)管徑D是(shi)小要求的(de)銅(tong)(tong)管內(nei)徑。而商用銅(tong)(tong)管的(de)尺寸已經(jing)標準化，為保證可靠(kao)性(xing)，環(huan)境試驗箱制冷系統(tong)管路銅(tong)(tong)管在選(xuan)擇時均選(xuan)用壁(bi)厚(hou)較厚(hou)的(de)K形式銅(tong)(tong)管。
    得出內徑后，

    計算得到(dao)毛(mao)細管前后(hou)熱氣旁通(tong)管的(de)氣體流速(su)分別為 υ1、υ3 。
    ;2、初定(ding)毛細(xi)管(guan)的(de)內徑(jing)
   不同毛(mao)細管(guan)的管(guan)內(nei)徑(jing)和(he)管(guan)長在相(xiang)同應(ying)用(yong)工況下存在類(lei)比(bi)關系，內(nei)徑(jing)和(he)管(guan)長共同確定毛(mao)細管(guan)的節流(liu)能力。所以管(guan)長和(he)內(nei)徑(jing)需先假(jia)定一(yi)個(ge)初(chu)始內(nei)徑(jing)值，再計(ji)(ji)算管(guan)長。當計(ji)(ji)算管(guan)長太長時(shi)（影響實(shi)際(ji)生產加工），再通過類(lei)比(bi)，或重(zhong)選管(guan)內(nei)徑(jing)較大(da)的毛(mao)細管(guan)重(zhong)新計(ji)(ji)算。熱(re)氣(qi)旁(pang)(pang)通管(guan)毛(mao)細管(guan)一(yi)般假(jia)定內(nei)徑(jing)值為高(gao)壓熱(re)氣(qi)旁(pang)(pang)通管(guan)D1的1/2左右(you)，即1/4的截面積。
    3、計算毛細管沿程阻力
    毛細管(guan)的(de)長度直接影響(xiang)的(de)是制冷(leng)劑(ji)的(de)沿程阻力(li)(li)(li)，要(yao)計算毛細管(guan)的(de)長度，就需要(yao)先(xian)得到毛細管(guan)的(de)沿程阻力(li)(li)(li)值。而這個沿程阻力(li)(li)(li)值可以(yi)粗略(lve)的(de)看做(zuo)整個熱氣旁通回路的(de)壓降(jiang)除去毛細管(guan)進出口(kou)兩個局部(bu)阻力(li)(li)(li)△P1-2 和(he)△P2-3 。
    制冷劑過熱(re)氣體在(zai)(zai)毛(mao)細管(guan)中流(liu)動時，比容(rong)不斷發生(sheng)改變(bian)，流(liu)速越來越快(kuai)，加上管(guan)路的(de)保溫作用，在(zai)(zai)毛(mao)細管(guan)長(chang)度粗算時，將其單純的(de)看成一元氣體在(zai)(zai)絕熱(re)管(guan)中流(liu)動能簡化(hua)計算過程(cheng)，也較(jiao)貼近實際(ji)。
    根(gen)據(ju)氣體(ti)一元氣體(ti)連續(xu)性方程 ρvA=C,C為常量。
    毛(mao)細管進(jin)出口(kou)的(de)流(liu)(liu)速看做(zuo)氣體圓形(xing)斷面在有(you)限空間(jian)(jian)射流(liu)(liu)分(fen)析，為方便計算，將射流(liu)(liu)斷面的(de)平均流(liu)(liu)速、密(mi)度假定為隨噴射距離(li)均勻變化，由此可(ke)以計算得到(dao)制冷(leng)劑在流(liu)(liu)入、流(liu)(liu)出毛(mao)細管瞬間(jian)(jian)的(de)流(liu)(liu)動狀態(tai)參數v2i ,ρ2i;v2o,v2o。

  毛細管前后突然縮小和突然擴大的(de)兩個局部(bu)阻力可(ke)分(fen)別采用計(ji)算公式：

QQ截圖20200922082345

     4、計(ji)算毛細管的(de)長度(du)
    毛細管節流過(guo)程為絕熱膨脹過(guo)程，根據(ju)一元氣體絕熱流動的基本(ben)公式（近似解）：
                                (5)

    公式中：P1、P2－毛細(xi)管(guan)進出口壓力，單位為Pa；
    l——毛細(xi)管長(chang)度(du)，單(dan)位m；
    λ——摩擦阻力系數；
   k——制(zhi)冷劑氣體絕熱系數，常數k=1.33；
    ρ1——制冷劑密度，kg/m3 ；
    D——毛細管內(nei)徑，單位(wei)m；
    G——制冷劑質量流量，單(dan)位 kg/s；
    A——毛細(xi)管(guan)截面積，單(dan)位m2。
    毛細管的(de)沿(yan)程阻力系數(shu)根據雷諾(nuo)數(shu) 選擇相(xiang)應的(de)公式，
  ;  當Re=4000~107 時采用在柯式(shi)公式(shi)基礎上簡化的莫迪公式(shi)：
                            (6) 瑞凱儀器

當(dang)Re＞107時采用在柯氏公式(shi)上(shang)簡化的阿里特蘇(su)里公式(shi)：
(7) 熱旁通

    式中(zhong)K為當量(liang)糙粒(li)高度，對于(yu)銅管(guan)，根據莫迪當量(liang)粗糙圖得出(chu)k=0.01mm。
    由絕熱(re)管(guan)路一元氣體流動方程可得毛(mao)細(xi)管(guan)長度：
                          （8） QQ截圖20200922082729

通過計(ji)(ji)算得出的毛細(xi)管長度是一(yi)(yi)個較為粗(cu)略的值，要更精確的滿(man)足實際應用還需要進一(yi)(yi)步通過試(shi)驗驗證。同(tong)時根據(ju)不同(tong)的應用場合，也可以根據(ju)需要提高制冷系統設計(ji)(ji)的允(yun)許壓力。

【相關推薦】