制冷系统管路设计..doc

制冷系统管路设计 一、概述 制冷管路的设计需要综合考虑以下的因素：最大的制冷量、最低的成本、正常的回油、最小的功率消耗、最小的制冷剂充注量、低噪声、正确的制冷剂流量控制以及系统制冷量能够从0到100%变化而且不会引起任何润滑方面的故障。 影响管路设计最主要的两个因素是：管路的压降和流速。制冷剂管路中的压降会降低制冷量和增大功率的消耗，降低能效比，因此应避免过大的压降。液体管路中的压降一般不会直接影响制冷量，但液体管路中的压降必须保证液体在进入节流装置前是饱和液体，液体管路中过大的压降会使液体管路中产生闪发蒸汽，在节流前产生闪发蒸汽会直接影响节流装置控制和调节流量、压降的能力。为减小压降而增大液体管路管径，会引起系统中制冷剂充注量的增加。过量的制冷剂将严重影响制冷剂流量的控制，在制冷系统的低压侧，大量的液态制冷剂的惯性效应将使制冷剂流动控制装置动作失常。在吸排气管和蒸发器管路中更应保持足够的流速，因为油和汽态制冷剂并不容易混合，只有制冷剂流速大到足以携带冷冻油一起移动，油才能在系统中正常循环。 另外，在管路设计时应尽量保证停机后两器内的制冷剂液体不能沿管路流动造成制冷剂的迁移（因室内、外温差而造成的制冷剂迁移除外），绝对不允许进入压缩机。对冷凝器位置高于蒸发器的机组，若停机后冷凝器中的制冷剂液体沿管路流进蒸发器，再次开机时，蒸发器出气管就会大量带液，系统无汽分或汽分太小的情况下都有可能对压缩机造成液击。 二、液体管路的设计 液体管路中中制冷剂液体和润滑油在温度较高时能充分混合，一般不用考虑液体管路的设计对系统回油的影响。液体管路设计主要考虑下面的因素：制冷剂在进入节流装置时应是过冷液体、液体管路对系统充注量的影响、节流方式、分流方式等。 制冷剂在进入节流装置时应是过冷液体 当液态制冷剂压力降到其饱和压力时，有一部分制冷剂液体将闪发成蒸汽，冷却余下的制冷剂液体到新和饱和温度。当因管径过小产生过大的摩擦阻力或竖直向上流动造成液体管压降过大时都有可能引起制冷剂的闪发。闪发蒸汽在几个方面都对系统的性能造成不利的影响：由于管路的压降会使通过节流装置两端的压降减小（保证蒸发压力、冷凝压力稳定）造成通过节流装置的制冷剂流量不足；闪发蒸汽的存在使得进入节流装置的流体中只有部分是液体，引起节流装置供液量不足；进入膨胀阀前闪发蒸汽的存在会产生汽蚀，腐蚀膨胀阀的阀座和阀针，引起噪声。 制冷剂在进入节流装置前的压降主要由管路的阻力损失（包括沿程阻力损失和局部阻力损失）和竖直上升管路的液柱压头引起。每米液态制冷剂压头等效于11.5kPa。对于15米的竖直上升管路，液柱压头172.5 kPa，系统匹配时需要考虑这172.5 kPa的液柱压降。在正常的冷凝温度下，过冷度变化1℃，所对应的饱和压力的变化如下： 制冷剂 过冷度 饱和压力 R12 1℃ 21.4kPa R22 1℃ 33.9kPa R502 1℃ 35.7kPa 因此对于15米的竖直上升管路，液柱压头172.5 kPa，系统匹配时冷凝器(R22)的克服液柱压头损失的过冷度应保证为172.5/33.9≈5℃，才可确保进入膨胀阀前的制冷剂不含闪发蒸器。 管路的阻力损失（沿程阻力损失和局部阻力损失）包括通过铜管的阻力损失，通过电磁阀、过滤器、手动阀等的阻力损失。一般情况下，大多数系统的液管尺寸可以按照40 kPa的上限压降进行设计。 综合上述因素，对于室内、外机间有较长配管的系统匹配时冷凝器(R22)的过冷度应保证为7℃--10℃，才可确保进入膨胀阀前的制冷剂不含闪发蒸器。蒸发器、冷凝器距离较近时冷凝器(R22)的过冷度为5℃左右有较好的技术经济性。 下图为不同的液管管径下流速与压降的对应关系，可供液管选型时参照。液管选型时还要综合考虑液管上制冷配件的接口尺寸，选取管径。另外，当液体管路使用电磁阀时制冷剂流速应低于1.5m/s，否则当电磁阀突然关闭时可能会因为压力波动或液体冲击而破坏管路。 液体管路对系统充注量的影响 液体管路选取过大会使系统充注量增大，停机时竖直接管中的大量的制冷剂液体会流入位置较低的换热器中，尤其是蒸发器位置较低时，再次开机时，蒸发器中大量积聚的制冷剂液体会冲击压缩机。另外，液管中大量的制冷剂液体在流动时有较大的惯性，会冲击膨胀阀的流口组件，在工况变化剧烈时，会影响流口组件的正常动作。不能为了降低管路的阻力，而选取过大的液管管径。 节流方式的选择 流体流经膨胀机构时，由于进间很短，可看作是绝热节流。节流后液体变成湿蒸汽，其中蒸汽的含量约占总制冷剂质量的10%--30%。膨胀机构除了起节流作用外，还起调节进入蒸发器的制冷剂流量的作用。节流方式的选择对机组性能的影响至关重要。 3.1两次节流、中间气液分离 通过两个阶段的节流达到制冷剂的减压：通过第一毛细管，使液体制冷