- •1. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования
- •1.1 Основные типы регулировочных устройств.
- •1.1.1 Капиллярная трубка - как регулирующее устройство.
- •1.1.2 Особенности работы капиллярной трубки.
- •1.2 Особенности работы холодильных машин, использующих в качестве регулирующего устройства капиллярную трубку.
- •1.2.1. Условия работы подобных холодильных машин.
- •1.2.2. Преимущества.
- •1.2.3. Недостатки.
- •1.3 Характеристики капиллярных трубок.
- •1.3.1. Параметры, влияющие на величину расхода хладагента через капиллярную трубку.
- •1.3.2. Зависимость расхода хладагента от диаметра капиллярной трубки.
- •1.3.3. Зависимость расхода хладагента от длины капиллярной трубки.
- •1.3.4. Зависимость расхода хладагента от величины разности давлений на входе и выходе из капиллярной трубки.
- •1.3.5. Зависимость расхода хладагента от состояния хладагента, поступающего в капиллярную трубку.
- •1.4 Существующие методики подбора и расчета капиллярных трубок.
- •1.4.1 Метод пошагового интегрирования.
- •1.4.2 Метод приближенного расчета.
- •1.5 Особенности применения капиллярной трубки для режима теплового насоса.
- •1.6 Цели и задачи исследования.
- •2. Математическая модель процесса дросселирования хладагента r22 в капиллярной трубке
- •2.1 Эффект Джоуля - Томпсона.
- •2 .1. 1 Дросселирование.
- •2.1.2 Общее уравнение дифференциального джоуль-томсоновского эффекта.
- •2.1.3 Физическая сущность джоультомсоновского эффекта.
- •2.1.4 Изоэнтропийное расширение газа.
- •2.2 Дросселирование хладагента r22 в капиллярной трубке.
- •2.2.1. Уравнения, используемые для описания однонаправленного потока в капиллярной трубке круглого сечения [25].
- •2.2.2. Отрезок 0-1. Вход трубки.
- •2.2.3. Отрезок 1-2. Часть трубки, содержащая только жидкость.
- •2.2.4. Отрезок 2-3. Участок, содержащий смесь насыщенной жидкости и пара.
- •2.3 Математическая модель течения хладагента в капиллярной трубке.
- •3. Объект исследований. Экспериментальная установка и методика проведения испытаний.
- •3.1 Объект исследований и экспериментальная установка.
- •3. 2. Методика вычисления холодо и теплопроизводительности.
- •3.3 Практические предпосылки для разработки методики испытаний.
- •3.4. Методика проведения испытаний.
- •3.5 Оценка точности измерений.
- •3.6 Выводы по главе.
- •4. Результаты экспериментальных исследований.
- •4.1 Испытания макетного образца с ручным вентилем в качестве регулирующего устройства.
- •4.2 Основная и дополнительная капиллярные трубки одинакового внутреннего диаметра.
- •4.3. Основная и дополнительная капиллярные трубки разных диаметров.
- •4.4. Возможность использования только одной капиллярной трубки.
- •4.5. Выводы по главе.
4.2 Основная и дополнительная капиллярные трубки одинакового внутреннего диаметра.
Прежде чем приступить к описанию экспериментов, напомню, что говоря о дополнительной и основной капиллярных трубках мы имеем в виду «классический» вариант теплового насоса, т.е. с применением обратного клапана (п. 1.5, рис. 1.7) Рассмотрим сначала самый простой вариант, т.е. когда диаметр основной и дополнительной трубки одинаков. Для внутреннего диаметра 1,7 мм расчетная длина капиллярной трубки для режима охлаждения составила 1225 мм, а для режима теплового насоса - 2304 мм. Имея длины трубок для каждого из режимов, найдем длину дополнительной трубки как разность длин трубки для теплового насоса и для режима охлаждения. Длина дополнительной трубки составила 1079 мм.
По полученным в результате расчета данным были изготовлены капиллярные трубки и установлены в макетном Образце кондиционера, у которого затем были измерены холодо и теплопроизводительность при номинальных условиях. Результаты испытаний в режиме охлаждения в сравнении с эталоном представлены в таблице 4.3. и на рисунке 4.1., а результаты испытаний в режиме теплового насоса в сравнении с эталоном - в таблице 4.4. и на рисунке 4.2.
Теперь проанализируем результаты экспериментов. Работа кондиционера в режиме охлаждения показывает немного большее сопротивление капиллярной трубки, чем требуется для получения результата при использовании регулировочного вентиля. Об этом свидетельствует пониженная холодопроизводительность, хотя и удовлетворяющая техническим требованиям. Ниже и холодильный коэффициент. При этом перегрев пара хладагента на выходе из испарителя выше и чуть выше температуры компрессора. Объяснить это можно тем, что дополнительная капиллярная трубка подсоединяется параллельно обратному клапану. При работе кондиционера в режиме охлаждения основной поток
хладагента проходит через обратный клапан, диаметр которого значительно больше диаметра капиллярной трубки, но все-таки какая-то часть хладагента проходит через дополнительную трубку и, следовательно, дросселируется. Поэтому и общее сопротивление капиллярной трубки получается немного больше.
Что касается режима теплового насоса, то здесь практически полное соответствие результату, полученному при использовании регулировочного вентиля.
Помимо этих, были проведены испытания на работоспособность макетного образца в условиях высоких температур (температурные режимы приведены в таблице 3.6.). Данные по работоспособности в режиме охлаждения приведены в таблице 4.5 и на рисунке 4.3., а в режиме теплового насоса - в таблице 4.6 и на рисунке 4.4. Макетный образец отработал в этих условиях без каких-либо замечаний.
Таблица 4.3. Испытания по определению стандартной холод опроизводительности.
Измеренный параметр |
Значение | |
«Эталон» |
Капилляр | |
Холодопроизводительность, кВт |
2,45 |
2,39 |
Холодильный коэффициент |
2,388 |
2,323 |
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 12 |
+ 12,5 |
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С |
+ 8,7 |
+ 10,2 |
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 70,7 |
+ 69,5 |
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 42,3 |
+ 43,3 |
Температура трубки в месте выхода хладагента из дроссельного устройства, °С |
+ 21 |
+ 18,8 |
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 80 |
+ 80,7 |
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 77,2 |
+ 77,2 |
Избыточное давление конденсации, кг/см"1 |
19,28 |
19,44 |
Избыточное давление кипения, кг/см2 |
5,0 |
5,1 |
Примечание:
Капилляр - трубка внутренним диаметром 1,7 мм и длиной 1225 мм.
Рис. 4.1. Результаты испытаний в режиме охлаждения капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 1225 мм.
Таблица 4.4. Испытаниям по определении стандартной теплопроизводительности.
Измеренный параметр |
Значение | |
«Эталон» |
Капилляр | |
Теплопроизводительность, кВт |
2,73 |
2,74 |
Отопительный коэффициент |
2,817 |
2,830 |
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 3,7 |
+ 3,5 |
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С |
+ 0,2 |
+ 1,07 |
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 65,8 |
+ 64,9 |
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 38,0 |
+ 38,4 |
Температура трубки в месте выхода хладагента из дроссельного устройства, °С |
+ 21 |
+ 18,8 |
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 81,1 |
+ 83,0 |
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 78,9 |
+ 81,6 |
Избыточное давление конденсации, кг/см2 |
18,32 |
18,39 |
Избыточное давление кипения, кг/см |
3,9 |
3,9 |
Примечание:
Капилляр - трубка внутренним диаметром 1,7 мм и длиной 2304 мм.
Рис. 4.2. Результаты испытаний в режиме теплового насоса капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 2304 мм.
Таблица 4.5.
Измеренный параметр |
Значение |
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 16,9 |
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С |
+ 14,9 |
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 80,0 |
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 53 |
Температура трубки в месте выхода хладагента из дроссельного устройства, ° С |
+ 24,3 |
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 97 |
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 93,6 |
Избыточное давление конденсации, кг/см |
23,5 |
Избыточное давление кипения, кг/см |
5,8 |
Таблица 4.6.
Измеренный параметр |
Значение |
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 13,3 |
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С |
+ 23,9 |
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 92,2 |
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 46,8 |
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 112,2 |
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 109,8 |
Избыточное давление конденсации, кг/см |
24,2 |
Избыточное давление кипения, кг/см |
5,5 |
Рис. 4.3. Результаты испытаний в режиме охлаждения в условиях высоких температур капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 1225 мм.
Рис. 4.4. Результаты испытаний в режиме теплового насоса в условиях высоких температур капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 2304 мм.