毛細(xì)管的設(shè)計(jì).doc

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1、毛細(xì)管的設(shè)計(jì)一、毛細(xì)管影響到系統(tǒng)的制冷量及流量匹配，是靠其流動阻力沿管長方向的壓力變化來控制制冷劑的流量和保持蒸發(fā)器與冷凝器的壓力（流量匹配）。當(dāng)一定過冷度的液體制冷劑進(jìn)入毛細(xì)管后，會沿著流動方向發(fā)生壓力狀態(tài)變化，過冷液體隨壓力降低變成飽和液體稱液相段，其壓力降基本上成線性變化。二、確定毛細(xì)管長度和制冷劑充灌量的最佳組合才能取得最大的能效比（即節(jié)能）。三、當(dāng)制冷劑充灌量一定的情況下，隨著毛細(xì)管長度的增加，制冷量增加，并達(dá)到一個(gè)最大值，其后隨著毛細(xì)管長度的增加而制冷量降低。當(dāng)毛細(xì)管長度不變，而制冷劑充灌量增大時(shí)，過冷度增加，過熱度減小，制冷劑流量增大，制冷量先增大后減小，而功率逐漸

2、增大。因此，當(dāng)制冷劑充灌量增大時(shí)，系統(tǒng)的能效比先增大后減小，存在最大值。四、模型的設(shè)計(jì)：一些說明：毛細(xì)管的長度L；毛細(xì)管的管徑D；制冷劑質(zhì)量流量m；制冷劑流速V，制冷劑密度；（過冷度：凝汽器中汽輪機(jī)排汽飽和溫度與凝結(jié)水溫度之差。冷凝溫度:是指物質(zhì)狀態(tài)由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的臨界溫度）建立模型:建立如圖1毛細(xì)管微圓模型：1.對于穩(wěn)態(tài)流動,即工質(zhì)流經(jīng)毛細(xì)管是一維絕熱均相流動，流動處于紊流區(qū)，且制冷劑在流動過程中狀態(tài)變化是連續(xù)的，連續(xù)性方程為；式中：—制冷劑密度，kg/；V-制冷劑流速，m/s；2.能量方程：式中：h-制冷劑比焓，J/kg（焓=內(nèi)能+壓強(qiáng)*體積）；3．動量方程：；式中：p-壓

3、強(qiáng)，Pa；L-毛細(xì)管管長，m；D-毛細(xì)管內(nèi)徑，m；制冷劑流體進(jìn)入毛細(xì)管，開始處于過冷區(qū)，比容不變，焓值也不變，由4.動量方程式積分得：；式中：G-質(zhì)流密度，；下標(biāo)sc—過冷區(qū)參數(shù)；下標(biāo)f—飽和液體參數(shù)；下標(biāo)in—毛細(xì)管進(jìn)口參數(shù)；隨著制冷劑在毛細(xì)管中繼續(xù)流動時(shí)，壓力逐漸下降，焓保持不變，流動變?yōu)閮上嗔?，根?jù)假設(shè)對上述方程離散化，則連續(xù)性方程為：；式中：-制冷劑質(zhì)量流量，kg/s；V-制冷劑的比容，；A-毛細(xì)管過流截面積，；則能量方程為：；則動量方程為：；當(dāng)V/v=G是常數(shù)時(shí)，則有：；再由上述動量方程得出:;上式中的焓、比容由下式確定，則:，；速度取1,2點(diǎn)間的平均值，即；x-制冷劑

4、干度；下標(biāo)g表示飽和氣體參數(shù)。Stoecker方程為：；是目前毛細(xì)管兩相區(qū)內(nèi)摩擦阻力系數(shù)。Chruchill方程為：；式中:；Cicchitti方程：；是兩相區(qū)動力滯帶系數(shù)。McAdams方程：；Dukler方程:.模型求解：采用以上建立的絕熱毛細(xì)管長度模型，采用Stoecker方程，取1、2點(diǎn)的平均值，即；再采用Cicchitti方程對制冷劑R22進(jìn)行計(jì)算，，計(jì)算條件為冷凝溫度40，蒸發(fā)溫度為5，毛細(xì)管內(nèi)徑為1.63mm，制冷劑流量為10g/s計(jì)算過程如下表：由表’看出，當(dāng)計(jì)算溫度到3時(shí)，計(jì)算值為-0.00050與實(shí)際不符合，，這說明制冷劑在毛細(xì)管中的流動發(fā)生了壅塞現(xiàn)象，則可取

5、上一個(gè)計(jì)算點(diǎn)的2.05365作為該條件下的毛細(xì)管管長，并且計(jì)算時(shí)間非常短。在同樣的條件下，采用不同的摩擦阻力系數(shù)和動力粘滯系數(shù)，對制冷劑R22進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程如表2由表2看出，當(dāng)冷凝溫度40，蒸發(fā)溫度5，制冷劑R22，兩相區(qū)的計(jì)算內(nèi)摩擦阻力系數(shù)采用Stoecker模型，動力滯帶系數(shù)采用Cicchitti方程，絕熱毛細(xì)管管長計(jì)算值2.053；因此模型精確，由此可以看出這兩個(gè)系數(shù)對結(jié)果有一定影響。模型的分析：通過以上模型可以算出不同毛細(xì)管內(nèi)徑下制冷劑量隨長度的變化（圖1）；不同過冷度制冷劑量隨長度的變化（圖2）;不同冷凝溫度下制冷劑量隨長度的變化（圖3）;圖1（1-內(nèi)徑2.5mm；

6、2-內(nèi)徑2.0；圖2（1-過冷度4；2-過冷3-內(nèi)徑1.8mm；4-內(nèi)徑1.6mm）度2，3-過冷度0）（R22,冷凝溫度40，過冷度0）(R22，冷凝溫度45，內(nèi)徑2.0mm)圖3（1-冷凝溫度45；2-冷凝溫度40）（R22，毛細(xì)管長度2.0mm；過冷度0）分析結(jié)論：毛細(xì)管在同內(nèi)徑下，制冷劑流量越大管長越短；在相同的長度下，流量越大毛細(xì)管內(nèi)徑越大，并且不同的內(nèi)徑適用于不同流量；相同制冷劑流量下，隨著過冷度的增加，毛細(xì)管的計(jì)算長度增加。在同一毛細(xì)管長度下，隨著制冷劑流量的增加，制冷劑的過冷度增加。在相同制冷劑流量下，當(dāng)冷凝溫度增加，毛細(xì)管的計(jì)算長度增加。當(dāng)毛細(xì)管計(jì)算長度相同的情

7、況下，隨冷凝溫度的增加，制冷劑流量有所增加，這就說明制冷劑通過毛細(xì)管的壓力降增大，說明了當(dāng)制冷工況發(fā)生變化，制冷劑流量要發(fā)生變。