4.4. Возможность использования только одной капиллярной трубки.
Идея использования капиллярной трубки, имеющей разное сопротивление потоку в зависимости от его направления, рассмотрена в авторском свидетельстве Бурцева СИ. и Иванова О. П., где подобная трубка имеет сложную форму внутреннего сечения. Изготовление подобной трубки будет связано с определенными техническими трудностями, поэтому видится возможным более простой способ реализации данной идеи. Суть его предложена Емельяновым А. Л. и состоит в следующем: различное сопротивление капиллярной трубки в зависимости от направления потока реализуется путем последовательного соединения двух трубок различного внутреннего диаметра и длины. Схематично это показано на рисунке 4.12.
При перенаправлении
потока хладагента сопротивление такой
составной трубки Ri и
будет различным.
При практической реализации данного метода возникают несколько вопросов. Во-первых, необходимо определиться с методикой расчета длин участков этой трубки. Хотя способ расчета очевиден - метод пошагового интегрирования, связанный с переходом на другой внутренний диаметр, просто необходимо конкретно решить, в какой именно момент необходим этот переход. Второй вопрос состоит в ориентации данной трубки, т.е. переход с большего диаметра на меньший использовать для режима охлаждения или теплового насоса?
При расчете длин участков данной трубки за основу возьмем режим охлаждения, потому как излишнее сопротивление трубки в данном режиме приведет к повышению температуры корпуса компрессора. Излишнее же сопротивление в режиме теплового насоса таких нежелательных эффектов не вызывает.
Рис. 4.12. Схематичное изображение последовательного соединения трубок.
В ходе многочисленных
расчетов длин капиллярных трубок было
замечено, что самый длинный участок
трубки необходим для обеспечения падения
давления хладагента в жидком состоянии
до величины, соответствующей со-стоянию
насыщения. После этого по длине трубки
уже идет процесс парообразования и
требуемая длина отрезков меньше. Поэтому
длина отрезка L]
(см. рисунок 4.12) будет соответствовать
падению давления хладагента в жидком
со-стоянии при внутреннем диаметре
капилляра
.
Длина же отрезка
при внутреннем диаметре
будет
соответствовать падению давления
хладагента до требуемого значения в
двухфазном состоянии.
Теперь непосредственно выполним расчет. Пусть у нас имеются две капиллярные трубки внутренним диаметром 1,7 и 1,6 мм. Необходимо рассчитать и изготовить составную капиллярную трубку для макетного образца кондиционера (рис. 3.1.). Расчетные параметры составной капиллярной трубки приведены в таблице 4.12. Добавлю, что в режиме охлаждения трубка будет сориентирована таким образом, что сначала хладагент попадает в участок с внутренним диаметром 1,7 мм, а затем в участок с внутренним диаметром 1,6 мм. В режиме теплового насоса соответственно наоборот.
Расчетная длина участка с внутренним диаметром 1,7 мм составила 795 мм, а с внутренним диаметром 1,6 мм - 279 мм.
Таблица 4.12
|
Р, кг/см |
X |
V, м3/кг |
D, мм |
|
20,32 |
0 |
0,0009 |
1,7 |
|
16,08 |
0,0857 |
0,002 |
1,6 |
|
15,7 |
0,0935 |
0.0022 |
1,6 |
|
15,32 |
0,1012 |
0.0023 |
1,6 |
|
14,95 |
0,1083 |
0.0025 |
1,6 |
|
14,58 |
0,1158 |
0.0026 |
1,6 |
|
14,23 |
0,1227 |
0.0028 |
1,6 |
|
13,87 |
0,1301 |
0.0029 |
1,6 |
|
13,53 |
0,1368 |
0.0031 |
1,6 |
|
13,19 |
0,1435 |
0.0033 |
1,6 |
|
12,86 |
0,1506 |
0.0035 |
1,6 |
|
12,53 |
0,1571 |
0.0037 |
1,6 |
|
12,22 |
0,1636 |
0.0039 |
1,6 |
|
11,9 |
0,1699 |
0.0041 |
1,6 |
|
11,59 |
0,1763 |
0.0043 |
1,6 |
|
11,29 |
0,1825 |
0.0045 |
1,6 |
По расчетным данным была изготовлена подобная трубка и установлена в макетный образец.
В таблице 4.13 и на рисунке 4.13 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при измерении стандартной холодопроизводительности.
В таблице 4.14 и на рисунке 4.14 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при измерении стандартной теплопроизводительности.
В таблице 4.15 и на рисунке 4.15 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при испытании в режиме охлаждения в условиях высоких температур.
В таблице 4.16 и на рисунке 4.16 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при испытании в режиме нагревания в условиях высоких температур.
Таблица 4.13. Испытания по определению стандартной холодопроизводительности.
|
Измеренный параметр |
Значение | |
|
«Эталон» |
Капилляр | |
|
Холодопроизводительность, кВт |
2,45 |
2,58 |
|
Холодильный коэффициент |
2,388 |
2,518 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 12 |
+ 13,3 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С |
+ 8,7 |
+ 9,5 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 70,7 |
+ 75,8 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 42,3 |
+ 41 |
|
Температура трубки в месте выхода хладагента из дроссельного устройства, °С |
+ 21 |
+20,3 |
|
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 80 |
+ 85 |
|
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 77,2 |
+ 83,3 |
|
Избыточное давление конденсации, кг/см |
19,28 |
19,67 |
|
Избыточное давление кипения, кг/см |
5,0 |
5,14 |
Рис. 4.13. Результаты испытаний в режиме охлаждения составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795
мм + диаметром 1,6 мм и длиной 279 мм.
Таблица 4.14. Испытания по определению стандартной теплопроизводительности.
|
Измеренный параметр |
Значение | |
|
«Эталон» |
Капилляр | |
|
Теплопроизводительность, кВт |
2,73 |
2,77 |
|
Отопительный коэффициент |
2,817 |
3,324 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 3,7 |
+ 3,3 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С |
+ 0,2 |
+ 0,4 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 65,8 |
+ 47,5 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 38,0 |
+ 32 |
|
Температура верхней чаети компрессора, ° С |
+ 81,1 |
+ 57,9 |
|
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 78,9 |
55,9 |
|
Избыточное давление конденсации, кг/см2 |
18,32 |
14,95 |
|
Избыточное давление кипения, кг/см2 |
3,9 |
3,8 |
Рис. 4.14. Результаты испытаний в режиме нагревания составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795
мм + диаметром 1,6 мм и длиной 279 мм.
Таблица 4.15. Охлаждение в условиях высоких температур
|
Измеренный параметр |
Значение |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 15,7 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, °С |
+ 12,3 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 89,3 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 49,8 |
|
Температура трубки в месте выхода хладагента из дроссельного устройства, ° С |
+ 23,1 |
|
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 98,3 |
|
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 96,4 |
|
Избыточное давление конденсации, кг/см |
23,5 |
|
Избыточное давление кипения, кг/см2 |
5,6 |
Рис. 4.15. Результаты испытаний в режиме охлаждения составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795 мм + диаметром 1,6 мм и длиной 279 мм.
Таблица 4.16. Нагревание в условиях высоких температур.
|
Измеренный параметр |
Значение |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 13,7 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, °С |
+ 21,1 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 77,7 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 44,6 |
|
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 85,5 |
|
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 83,3 |
|
Избыточное давление конденсации, кг/см |
21,3 |
|
Избыточное давление кипения, кг/см2 |
5,4 |
Рис. 4.16. Результаты испытаний в режиме нагревания составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795 мм + диаметром 1,6 мм и длиной 279 мм.
Для подтверждения такого подхода к расчету отрезков такой составной капиллярной трубки, были выполнены расчет и аналогичные эксперименты, только второй участок трубки был внутренним диаметром 1,42 мм и его рас-считанная длина составила 93 мм.
В таблице 4.17 и на рисунке 4.17 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при измерении стандартной холодопроизводительности.
В таблице 4.18 и на рисунке 4.18 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при измерении стандартной теплопроизводительности.
В таблице 4.19 и на рисунке 4.19 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при испытании в режиме охлаждения в условиях высоких температур.
В таблице 4.20 и на рисунке 4.20 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при испытании в режиме нагревания в условиях высоких температур.
Таблица 4.17. Испытания по определению стандартной холодопроизводительности.
|
Измеренный параметр |
Значение | |
|
«Эталон» |
Капилляр | |
|
Холодопроизводительность, кВт |
2,45 |
2,81 |
|
Холодильный коэффициент |
2,388 |
2,715 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 12 |
+ 13,4 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С |
+ 8,7 |
+ 9,7 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 70,7 |
+ 80,4 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 42,3 |
+ 41,8 |
|
Температура трубки в месте выхода хладагента из дроссельного устройства, °С |
+ 21 |
+18,9 |
|
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 80 |
+ 87 |
|
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 77,2 |
+ 80 |
|
Избыточное давление конденсации, кг/см |
19,28 |
19,69 |
|
Избыточное давление кипения, кг/см2 |
5,0 |
5,2 |
Рис. 4.17. Результаты испытаний в режиме охлаждения составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795
мм + диаметром 1,42 мм и длиной 93 мм.
Таблица 4.18. Испытания по определению стандартной теплопроизводительности.
|
Измеренный параметр |
Значение | |
|
«Эталон» |
Капилляр | |
|
Теплопроизводительность, кВт |
2,73 ~' |
2,8 |
|
Отопительный коэффициент |
2,817 |
3,328 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 3,7 |
+ 2,9 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С |
+ 0,2 |
+ 0,9 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 65,8 |
+ 46,2 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 38,0 |
+ 32,3 |
|
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 81,1 |
+ 54,5 |
|
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 78,9 |
+48,8 |
|
Избыточное давление конденсации, кг/см2 |
18,32 |
15,09 |
|
Избыточное давление кипения, кг/см2 |
3,9 |
3,8 |
Рис. 4.18. Результаты испытаний в режиме нагревания составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795
мм + диаметром 1,42 мм и длиной 93 мм.
Таблица 4.19. Охлаждение в условиях высоких температур.
|
Измеренный параметр |
Значение |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 15,9 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, °С |
+ 11,8 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 91,3 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 51 |
|
Температура трубки в месте выхода хладагента из дроссельного устройства, ° С |
+ 22,6 |
|
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 96,1 |
|
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 89 |
|
Избыточное давление конденсации, кг/см2 |
23,4 |
|
Избыточное давление кипения, кг/см2 |
5,6 |
Рис. 4.19. Результаты испытаний в режиме охлаждения составной капиллной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795 мм + диаметром 1,42 мм и длиной 93 мм.
Таблица 4.20. Нагревание в условиях высоких температур.
|
Измеренный параметр |
Значение |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С |
+ 11,2 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С |
+ 20 |
|
Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С |
+ 75,4 |
|
Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С |
+ 44,2 |
|
Температура верхней части компрессора, ° С |
+ 96,1 |
|
Температура нижней части компрессора, ° С |
+ 89 |
|
Избыточное давление конденсации, кг/смг |
23,4 |
|
Избыточное давление кипения, кг/см2 |
5,6 |
Рис. 4.20. Результаты испытаний в режиме нагревания составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и
длиной 795 мм + диаметром 1,42 мм и длиной 93 мм.
Анализ экспериментов показывает явное улучшение технических характеристик (холодо/ теплопроизводительность, СОР) по сравнению с предыдущими вариантами капиллярных трубок. При этом температуры компонентов макетного образца не только не выходят за допустимые пределы, но и сам кондиционер сохраняет устойчивую работу даже в условиях предельных температур. Все это позволяет говорить не только о целесообразности применения подобного варианта капиллярной трубки, но и о некотором его преимуществе по сравнению с другими вариантами.