- •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.
4.5. Выводы по главе.
1. Используемый для расчетов длины капиллярной трубки метод пошагового интегрирования показывает хорошие результаты не только применительно для режима охлаждения, но и для режима теплового насоса, причем без каких-либо существенных изменений.
2. При использовании дополнительной капиллярной трубки другого диаметра (как правило меньшего, чем основная) основная задача -правильно определить величину падения давления хладагента, обеспечиваемого основной трубкой. Как практически подтвержденный способ расчета можно предложить следующий: определяем полную длину капилляра для режима теплового насоса, при этом внутренний диаметр берем тот же, что и у имеющейся основной капиллярной трубки; из рассчитанной полной длины вычитаем длину имеющейся трубки - получаем длину дополнительной трубки (трубка 1); задаемся другим внутренним диаметром и по формуле (4.2) рассчитываем длину капилляра для нового диаметра, приняв в качестве эталона длину трубки 1. 3. Использование составной капиллярной трубки имеет смысл. Подобная трубка ориентируется таким образом, что при работе в режиме охлаждения хладагент проходит из участка с большим диаметром в меньший. Методика расчета не требует каких-либо дополнительных вычислений: сначала определяется участок длины трубки большего диаметра, обеспечивающий падение давления хладагента в жидком состоянии до величины, соответствующей давлению насыщения хладагента при данной температуре. Затем задаются меньшим диаметром и рассчитывают оставшуюся длину трубки. Результаты экспериментов подтверждают целесообразность использования подобных трубок.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
1. В ходе работы проведены исследования сплит-систем различной холодопроизводительностью, использующих в качестве дроссельного узла капиллярные трубки диаметров от 1,4 мм до 1,9 мм.
2. Несмотря на то, что в качестве регулирующего устройства капиллярная трубка применяется при постоянных внешних условиях, использование ее в бытовых сплит-системах оправдывается. Помимо очевидного упрощения конструкции системы и соответственно ее удешевления (по сравнению с использованием ТРВ), мы выигрываем в энергетических показателях. Другими словами, сокращая потребление электроэнергии, мы увеличиваем холодильный коэффициент.
3. Разработанная практическая методика проектирования капиллярной трубки основывается на экспериментально-теоретическом подходе. Параметры для расчета определяются экспериментально при установке в качестве дроссельного устройства ручного регулировочного вентиля. Да-лее, по полученным данным производится расчет длины трубки методом пошагового интегрирования. Такой подход позволяет избежать «доводки» сопротивления полученной в ходе расчетов трубки, т.е. сокращается количество экспериментов при проектировании. Относительная погрешность расчета длины при этом составляет около 10 %.
4. Важным моментом при разработке является возможность достижения критического давления на выходе из капиллярной трубки. Это давление определяется по значению температуры хладагента после дросселирования, в ходе определения начальных условий при помощи ручного вентиля. В дальнейшем расчете, в качестве конечного давления принимается именно это, определенное практическим путем критическое давление. Такой подход позволяет избежать появления повышенного сопротивления капиллярной трубки.
5. Разработанная методика также применима и к режиму теплового насоса. Полученные экспериментальные данные подтверждают это.
6. Приводимые графические зависимости длины капиллярной трубки от значения достигаемого давления позволяют определить внутренний диаметр капилляра для конкретного значения холодопроизводительности, а также предварительно определить длину самой трубки. Этот так называемый «экспресс-метод» позволяет проектировщику определиться с геометрическими параметрами не производя расчетов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бараненко А. В. и др. Холодильные машины: Учебник для студентов втузов специальности «Техника и физика низких температур». - СПб.: Политехника, 1997.-992 с.
2. Баррон Р. Ф. Криогенные системы. Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1989. -408 с.
3. Богословский В. Н. и др. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. -М.: Стройиздат, 1985. - 367 с, ил.
4. Болгарский А. В. и др. Термодинамика и теплопередача. —М.: Высшая школа, 1975.-495 с.
5. Бурцев СИ., Цветков Ю.Н. Влажный воздух. Состав и свойства: Учебн. пособие. - СПб.: СПбГАХПТ, 1998. - 146 с.
6. Быков А. В., Калнинь И. М., Крузе А. С. Холодильные машины и тепловые насосы. - М.: Анропромиздат, 1988. - 287 с.
7. Вейнберг Б.С. Расчет капиллярных трубок для R-12 и R-22. // Холодильная техника, 1969, № 10
8. Вопросы глубокого охлаждения. Сборник статей под редакцией проф. М. П. Малкова. М.: Иностранная литература, 1961. - 429 с.
9. Воронец Д., Козич Д. Влажный воздух. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 136 с.
Ю.Голубков Б. Н. и др. Кондиционирование воздуха, отопление и вентиляция.
- М.: Энергоиздат, 1982. - 232 с.