- •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.
1.2.2. Преимущества.
Капиллярная трубка имеет простую конструкцию и низкую себестоимость, а также не имеет движущихся частей. Ее дополнительное преимущество заключается в том, что обеспечивается определенное упрощение холодильной системы. Это также влияет на снижение стоимости ее изготовления. Давления хладагента уравниваются через капиллярную трубку во время нерабочей части цикла, и компрессор включается в разгруженном состоянии, что дает возможность для привода компрессора применять электродвигатель с низким пусковым моментом. Кроме того, небольшая дозированная зарядка хладагентом при использовании капиллярной трубки исключает необходимость установки ресивера.
Естественно, что в результате достигается значительная экономия стоимости изготовления.
1.2.3. Недостатки.
Капиллярную трубку следует использовать только в системах, которые специально сконструированы для их применения. Она позволяет получить оптимальные результаты в агрегатированной машине с герметичным компрессором, нагрузка на которую относительно постоянна.
Необходимо избегать применения капиллярной трубки, если компрессор расположен на некотором расстоянии от испарителя, так как очень трудно обеспечить точную зарядку таких систем хладагентом. Кроме того, длинные жидкостные и всасывающие трубопроводы требуют большой зарядки хладагентом, который затем накапливается в испарителе во время нерабочей части цикла.
Капиллярные трубки не могут быть настроены в зависимости от изменяющихся условий нагрузки, подвержены засорениям и нуждаются в том, чтобы количество холодильного агента, заполняющего систему, было выдержано в строго определенных пределах.
Капиллярная трубка рассчитана на номинальные условия работы, и всякое изменение нагрузки или температуры конденсации по сравнению с проектными параметрами вызывает снижение эффективности работы холодильной машины.
1.3 Характеристики капиллярных трубок.
1.3.1. Параметры, влияющие на величину расхода хладагента через капиллярную трубку.
Факторы самой капиллярной трубки:
1) Внутренний диаметр.
2) Длина.
3) Сопротивление на входе и выходе.
4) Шероховатость внутренней поверхности.
Факторы системы:
1) Скорость хладагента на входе в капиллярную трубку.
2) Разность давлений на входе и выходе из капиллярной трубки.
3) Состояние жидкости на входе в капиллярную трубку:
а) Переохлажденная жидкость.
б) Смесь жидкости с паром.
в) Насыщенная жидкость.
4) Теплообмен по длине капиллярной трубки.
5) Свойства хладагента.
а) Плотность жидкого хладагента.
б) Вязкость жидкого хладагента.
6) Свойства масла.
а) Количество масла.
б) Вязкость масла.
в) Свойства смеси хладагент-масло.
1.3.2. Зависимость расхода хладагента от диаметра капиллярной трубки.
Внутренний диаметр - наиболее важный параметр капиллярной трубки.
Изменение внутреннего диаметра на 10 % влечет увеличение расхода хладагента на 33 % [31]. Расход фреона изменяется пропорционально площади сечения трубки (пропорционально квадрату внутреннего диаметра). На рис. 1.2, схематично показана зависимость величины расхода от внутреннего диаметра (на рисунках 1.2 ... 1.5 зависимости приведены в условных единицах).