首頁 方案 產品 我們

聚焦瑞凱,傳遞環境檢測行業新動態
技術文章
恒溫恒濕試驗箱中毛細管熱氣旁通的設計及粗算過程
來源(yuan): bibil.cn 時間(jian):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(yi)、毛細管熱(re)氣旁(pang)通的粗算過程

    如圖(tu)3所示,毛(mao)細管(guan)多采(cai)用夾扁大管(guan)焊接,毛(mao)細管(guan)進出兩端實質上是(shi)(shi)一個(ge)突縮(suo)和突擴的(de)(de)局部阻礙(ai)(ai)。從(cong)流(liu)體力(li)學的(de)(de)角度(du),毛(mao)細管(guan)的(de)(de)的(de)(de)節流(liu)能力(li)就是(shi)(shi)對這個(ge)兩個(ge)局部阻礙(ai)(ai)和毛(mao)細管(guan)沿程阻力(li)的(de)(de)計算。

毛細管連接模型

圖3 毛細管連接(jie)模型
    1、計(ji)算毛細(xi)管(guan)前后低壓、高壓熱氣旁通管(guan)的(de)管(guan)內流速υ1、υ3
    首先根據設計的運行壓力,結合制冷(leng)劑的工質(zhi)性質(zhi)可以查出毛(mao)細(xi)管前后高壓、低(di)壓熱氣(qi)旁通(tong)管道內(nei)的密度或(huo)比容,從而計算得出體積流量:
                            (1)  Vd
    根(gen)據(ju)體(ti)積(ji)流量確(que)認毛(mao)細管前(qian)后(hou)低壓、高壓熱氣旁(pang)通管的內管徑:
                            (2)D
    管(guan)徑一般根據管(guan)內(nei)(nei)(nei)流(liu)速(su)來確定(ding),考慮(lv)的(de)(de)一個依據是管(guan)內(nei)(nei)(nei)噪音,管(guan)內(nei)(nei)(nei)流(liu)速(su)在3000FPM(15.24m/s)以上會產生很(hen)大噪音。管(guan)內(nei)(nei)(nei)流(liu)速(su)不(bu)應超過15m/s。毛細(xi)管(guan)后(hou)的(de)(de)低壓(ya)管(guan)一般取略大于毛細(xi)管(guan)前(qian)的(de)(de)高壓(ya)管(guan)。
    以(yi)流速計算得出的管(guan)(guan)(guan)徑D是小要求的銅管(guan)(guan)(guan)內徑。而商用銅管(guan)(guan)(guan)的尺寸已經標準(zhun)化,為保證(zheng)可靠性,環境(jing)試驗(yan)箱制(zhi)冷(leng)系(xi)統管(guan)(guan)(guan)路銅管(guan)(guan)(guan)在選擇(ze)時均(jun)選用壁厚較厚的K形(xing)式銅管(guan)(guan)(guan)。
    得出內徑后,V
    計(ji)算得到毛細管(guan)前后(hou)熱氣旁通管(guan)的氣體流速分(fen)別(bie)為 υ1、υ3 。
    2、初定毛(mao)細管的內(nei)徑
    不同(tong)(tong)毛細管(guan)(guan)(guan)的管(guan)(guan)(guan)內(nei)徑(jing)(jing)和管(guan)(guan)(guan)長(chang)在相(xiang)同(tong)(tong)應用工(gong)況下存在類比關系(xi),內(nei)徑(jing)(jing)和管(guan)(guan)(guan)長(chang)共同(tong)(tong)確定毛細管(guan)(guan)(guan)的節流(liu)能力。所以管(guan)(guan)(guan)長(chang)和內(nei)徑(jing)(jing)需先(xian)假定一個初(chu)始內(nei)徑(jing)(jing)值,再計(ji)算(suan)管(guan)(guan)(guan)長(chang)。當計(ji)算(suan)管(guan)(guan)(guan)長(chang)太長(chang)時(影(ying)響實際生(sheng)產加(jia)工(gong)),再通(tong)過類比,或重選管(guan)(guan)(guan)內(nei)徑(jing)(jing)較大的毛細管(guan)(guan)(guan)重新計(ji)算(suan)。熱氣旁通(tong)管(guan)(guan)(guan)毛細管(guan)(guan)(guan)一般假定內(nei)徑(jing)(jing)值為高(gao)壓(ya)熱氣旁通(tong)管(guan)(guan)(guan)D1的1/2左右,即1/4的截面積。
    3、計(ji)算毛細管(guan)沿程阻力(li)
    毛(mao)細管(guan)(guan)的(de)(de)長度(du)直接影響的(de)(de)是制冷劑的(de)(de)沿程阻(zu)力,要計算毛(mao)細管(guan)(guan)的(de)(de)長度(du),就需要先(xian)得到(dao)毛(mao)細管(guan)(guan)的(de)(de)沿程阻(zu)力值(zhi)。而這個(ge)沿程阻(zu)力值(zhi)可(ke)以粗略的(de)(de)看做整(zheng)個(ge)熱氣旁通(tong)回路的(de)(de)壓降除(chu)去毛(mao)細管(guan)(guan)進出口兩(liang)個(ge)局部(bu)阻(zu)力△P1-2 和△P2-3  。
    制(zhi)冷劑過熱氣體(ti)在(zai)(zai)毛(mao)細管中流動時,比容不(bu)斷發生改變,流速(su)越(yue)來越(yue)快,加上管路(lu)的保溫作用,在(zai)(zai)毛(mao)細管長(chang)度粗算時,將其單純的看成(cheng)一元(yuan)氣體(ti)在(zai)(zai)絕熱管中流動能簡化計算過程,也較(jiao)貼(tie)近(jin)實際。
    根據氣體(ti)一元氣體(ti)連續性(xing)方程(cheng)  ρvA=C,C為(wei)常(chang)量(liang)。
    毛細管(guan)進出(chu)(chu)口的(de)流速看做氣體(ti)圓形(xing)斷面(mian)在有(you)限空間射(she)流分(fen)析,為(wei)方便(bian)計算,將射(she)流斷面(mian)的(de)平均(jun)流速、密度假定為(wei)隨噴射(she)距離均(jun)勻變化,由此可以計算得到制冷劑在流入、流出(chu)(chu)毛細管(guan)瞬間的(de)流動狀態參(can)數v2i ,ρ2i;v2o,v2o。

    毛細(xi)管前后突(tu)然縮小和突(tu)然擴大的(de)兩個局(ju)部阻(zu)力可分別采用計算公(gong)式:

QQ截圖20200922082345

     4、計(ji)算毛(mao)細管的(de)長(chang)度
    毛(mao)細管節流(liu)過程(cheng)為絕熱膨脹過程(cheng),根據一元(yuan)氣體絕熱流(liu)動的基本公式(shi)(近似解):
                                (5)P1
    公式(shi)中:P1、P2-毛細(xi)管(guan)進出(chu)口壓(ya)力,單(dan)位為(wei)Pa;
    l——毛細管長(chang)度,單位m;
    λ——摩(mo)擦阻(zu)力系數;
    k——制冷劑氣體絕熱系數,常數k=1.33;
    ρ1——制冷劑密度(du),kg/m3 ;
    D——毛細(xi)管內徑,單位m;
    G——制冷劑質量(liang)流(liu)量(liang),單位 kg/s;
    A——毛細管截(jie)面積,單位m2。
    毛細管的沿程阻力系數根據(ju)雷諾(nuo)數 選擇相應的公式,
   ; 當(dang)Re=4000~107 時(shi)采用在(zai)柯式公式基礎上簡化的(de)莫迪公式:
                            (6)瑞凱儀器
    當Re>107時采用在(zai)柯氏公(gong)式上簡(jian)化的阿里特蘇(su)里公(gong)式:
                            (7)熱旁通
    式中K為當量糙粒(li)高度,對于銅管,根(gen)據莫迪當量粗糙圖得出k=0.01mm。
    由絕熱管路(lu)一元氣體流動(dong)方程(cheng)可得毛細管長度:
                          (8)QQ截圖20200922082729
    通(tong)過(guo)計算得出的(de)毛(mao)細管長度(du)是(shi)一個較為粗(cu)略的(de)值,要(yao)更精確的(de)滿足實際應用(yong)還需(xu)要(yao)進一步通(tong)過(guo)試驗驗證。同時(shi)根(gen)據(ju)不同的(de)應用(yong)場合,也(ye)可以(yi)根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)提高制(zhi)冷系統(tong)設計的(de)允許(xu)壓力。

相關資訊