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制冷设备分液器及其组件

作者:点击:186 发布时间:2023-03-30

制冷设备中的分液器及其组件,在蒸发器中承担着对制冷剂均匀分配的重要任务,如果分配不均,会使一些分路制冷剂过多,使蒸发器结霜,结果蒸发不完全,带液流出蒸发器,有些制冷剂过少,不能充分利用蒸发器传热面积,总体表现是,制冷能力下降,可能造成吸气带液,严重影响制冷系统性能及可靠性。所以分液器组件是制冷系统中一个重要的组成部分。

为什么会制冷剂会分配不均匀呢?

下面我们来看看制冷剂经过膨胀阀后是怎么样的:

制冷剂经过膨胀阀后,压力下降,那制冷剂或多或少会蒸发掉一部分成为气体,经实验,R410a在进入膨胀阀的液体为38℃,蒸发温度为10C 时,膨胀阀出口会闪发出一部分气体,大概为表中所示。

那么在重力及闪发气体的影响下,这些液体和气体的混合物会流向阻力小的地方,所以普通的分液器不能均匀分配制冷剂气液混合物,因此需要特殊结构在分配前对制冷剂做些处理。

分液器组件主要是由分配头和分配管两部分组成,分液头主要分为四种结构:

1.文丘里型:气液混合的制冷剂从进口进入后,先轻微收缩,速度增加,压力减小,到达窄处时达到大值,之后减速扩压,象喷嘴一样,制冷剂喷入分配管内,因为压力较大,制冷剂流速也较快,所以比较均匀;

2.压降型:分液器内部有一个节流孔,制冷剂流过时产生压力降,使流速增大,引起紊流,使制冷剂气液充分混合后速流向各分配管,从而确保各分配管分液比较均匀;

3.离心型:主要是通过使制冷剂产生离心运动使气液混合物充分混合,从而使制冷剂均匀流到每一根分配管内;

4.分配管型:分配可以,但比较难做到均匀分配,但用在气体制冷剂的分配上还是比较经济的做法。

实际上,在蒸发器(对于热泵系统的冷凝器,在制热时也是蒸发器)制冷剂液体的分配应用中,前两种使用得比较多,这两种各有优缺点:

文丘里型:

因为形状比较平滑,不会造成紊流,所以压力损失小,在气体稍多时分配可能会不太均匀,而且结构是一体化,无安装配件,所以每一个型号只对应一个流量,缺乏灵活 性,而且内部线型的加工难度也比较大,成本较高。

压降型:

因为是通过节流来提高流速,所以压力损失比较大,但因为造成紊流,气液混合均匀,分配也比较均匀,而且因为结构是由弹簧挡圈,节流孔板和壳体组成,所以可以只更节流孔板就可调节流量,使用调节方便,而且这种分体结构加工也简单。

1.分液器每一分路的压降尽量相同,这里每一分路是指从分液器出口到分液管,再到蒸发器,直到蒸发器出口(或到完全蒸发为气体的部分,也就是过热部分),这包括蒸发器里每一分路的负荷也要一样,如流过迎风面和背风面的长度尽可能相近,不然蒸发快慢也会影响压力的变化,如果不一样,会影响分液器的分液效果。

2.分液器与膨胀阀之间距离尽可能短,如果可能可能直接把分液器焊在热力膨胀阀的出口,如果不能在一起,那么距离也不能超过24”(610mm)。

3.分液器不管是什么形式的,压降都会对热力膨胀阀产生较大的影响,在选型时要考虑进去,而且必须使用外平衡式的热力膨胀阀。

4.为了避免重力的影响,分液器尽量让垂直安装。

5.对于使用分液器多路供液的蒸发器采用热气旁通能量调节时,热气不要在蒸发器中部引入,通常在膨胀阀和分液器之间引入,为了不影响分液器的分液效果,要使用一个专门的气液混合接头将热气和液体混合后,再进入分液器,而且立即进入,中间不再接任何连接管,以免气液分层过于严重而影响分液效果。

压降型分液器组件的规格与选择:

压降型分液器组件的规格与选择其实包括三部分:(1)分液头,(2)节流孔板,(3)分配管,各部分都会对分液效果产生重大影响,再确定分液器组件型号,分液器组件可在额定值的50%-百分百之间使用。

节流孔板因为是可拆卸的,所以需要固定,主要有两种方式,一种是弹簧,另一种是螺钉。下面是常用节流孔板的规格尺寸分配管常用规格:

选型示例:

一个制冷量 10kW(2.84Tons)的制冷系统,R22 制冷剂,蒸发温度5C,制冷剂液体温度45℃,分6 路。每一路制冷量:10/6=1.67kW。

选择分配管:

选 3/16”分液管,长600mm(24”),查上面的分液管规格表得:3/16”标准值是0.4(Tons)×3.516=1.41kW。

因为长度,制冷剂液体温度不同,查上面的修正系数表得:长度修正系数1.07,温度修正系数0.85。

实际单根分液管制冷量为:1.41×1.07X0.85=1.28kW。

确认是否在50%-百分百:1.67/1.28=1.3=130%

>选择阻力环:

查表得相近制冷量的分液头得:2#分液头,2.46Tons。

因为制冷剂液体温度不同,温度修正系数为0.85。

实际阻力环制冷量为:2.46×0.85=2.09Tons。

确认是否在50%-百分百:2.84/2.09=1.36=136%<百分百 可以使用根据热力膨胀阀的接口,这里假定为 1/2”ODF,那么选取ty pe 107。

得到分液器为:107-6-3/16×24”-2#。

以上规格是基于和分配管相同条件下的测试所得。

计算压力损失:

通过上面计算的实际制冷量和标称制冷量的比值查下表得:

分液管压力损失为 16psi;

阻力环的压力损失为:39psi;

总压力损失为:16+39=55psi=3.8Bar。

对于文丘里型分液器组件,因为是整体的,所以可以直接选取,根据所需要进口尺寸,分配管直径,分配孔数量,蒸发温度,制冷量,是否满足范围50-250%等要求选取合适的分液器。

从上表中可以看出,相对于压降型,文丘里型的压力损失起码小50%。

几个问题的探讨:

以上是从现成的产品中选择合适的分液器,但对于这类配件,一般是自已生产或找相关工厂生产,而这些方式都很少有较的测试设备或流程。这类工厂一般只加工压降型分液器,因为加工工艺相对简单,节流孔直径一般为5-12mm,但分液效果把握不准。所以只能在样机上随机做测试,不过对于压力损失,可以参考以上参数,即使有误差,因为热力膨胀阀有一定的调节范围,所以影响不大。

在分液器的现实应用中,对分液均匀性影响的是负荷不均匀,这主要是气流流过换热器的不均匀造成的。空调换热器使用的风机类型主要有:贯流风机,离心风机,轴流风机。无论哪种风机,在边缘处的换热管流过的风都会较少,特别是使用轴流风机。这时候要通过更改分液管长度来调节制冷剂流量,至于如何改,要通过测试才行。

对于分液器压力损失的影响,主要是确保制冷剂流量,如果压力损失大了,流量会变小,这时就需要增大热力膨胀阀的流量,所以这时要选大一点的热力膨胀阀,这从热力膨胀阀的选型中得到印证。这也就意味着成本的增加。


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