毛細(xì)管的設(shè)計(jì)

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(dòng)阻力沿管長(zhǎng)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(huì)沿著流動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度的增加而制冷量降低。當(dāng)毛細(xì)管長(zhǎng)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，而功率逐漸增大。

2、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(zhǎng)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(duì)于穩(wěn)態(tài)流動(dòng),即工質(zhì)流經(jīng)毛細(xì)管是一維絕熱均相流動(dòng)，流動(dòng)處于紊流區(qū)，且制冷劑在流動(dòng)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(dòng)量方程：；式中：p-壓強(qiáng)，Pa；L-毛細(xì)

3、管管長(zhǎng)，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(dòng)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(dòng)時(shí)，壓力逐漸下降，焓保持不變，流動(dòng)變?yōu)閮上嗔鳎鶕?jù)假設(shè)對(duì)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(dòng)量方程為：；當(dāng)V/v=G是常數(shù)時(shí)，則有：；再由上述動(dòng)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-制冷劑干度；下標(biāo)g表示飽和氣體參數(shù)。

4、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(dòng)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(zhǎng)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(duì)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(dòng)發(fā)生了壅塞現(xiàn)象，則可取上一個(gè)計(jì)算點(diǎn)的2.05365作為該條件下的

5、毛細(xì)管管長(zhǎng)，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(dòng)力粘滯系數(shù)，對(duì)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(dòng)力滯帶系數(shù)采用Cicchitti方程，絕熱毛細(xì)管管長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)度的變化（圖1）；不同過冷度制冷劑量隨長(zhǎng)度的變化（圖2）; 不同冷凝溫度下制冷劑量隨長(zhǎng)度的變化（圖3）; 圖1（1-內(nèi)徑2.5mm；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(zhǎng)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(zhǎng)越短；在相同的長(zhǎng)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(zhǎng)度增加。在同一毛細(xì)管長(zhǎng)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