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关于毛细管直径和长度的选择,目前国内外学者发表过多种方法,但由于毛细管中气、液两相流动过程比较复杂,在实际应用中,因管径偏差、管壁的粗糙度等都难以准确测量,所以计算结果都存在一定误差。在小型制冷系统毛细管的设计中,一般先用实验或计算法初步预选毛细管,然后再通过整台制冷装置的测试试验,确定其最终尺寸。
公式计算法
我们重点看下如何利用公式来计算出毛细管的长度和直径,采用目前毛细管计算的一个常用的计算公式(参考制冷百家网站相关资料):
根据此公式,我们编写一个excel计算表格,方便我们的计算。
首先是已知参数,包括制冷系统的蒸发、冷凝温度、制冷量,制冷剂的种类以及毛细管的管径参数等,目前我们写的这个excel表格,支持多种制冷剂的选择:
其中:isobutane=R600a,冰箱常见的制冷剂;propane=R290,也是目前热泵系统常用的制冷剂;
已知参数输进去之后,后续的就是中间计算的一些过程参数了:
最后就是输出结果:
整体效果如下:
在上述的计算中,我们做了很多简化处理,比如认为冷媒在毛细管中节流的时候,其温度为蒸发温度和冷凝温度之和的一半,再以此计算出冷媒的液体比体积、气体比体积、液体粘度、气体粘度等参数,再根据出口的干度,来计算平均的比体积、密度和平均粘度,这样简化处理的结果就是计算出来的结果会有偏差,因此最终还是需要通过实验室的验证和调试,得到最终的毛细管长度才行。
案例:家用冰箱毛细管的计算;
设计一套90W制冷量的家用冰箱,制冷剂采用R600a,冰箱周围环境温度为32℃,相对湿度为75%;
根据国标,我们选择冷凝温度为54.4℃,过冷度选择30℃,蒸发温度为-23.3℃,回气去温度5℃,毛细管我们选用常见内径0.66mm的,将已知条件输入我们的excel计算小程序,得到以下计算结果。
管长度初选约为0.8m。
通过以上的预计算,我们可以初选毛细管规格为:
内径φ1.2mm;长度600mm;
内径φ1.4mm;长度1200mm;
待测试机成品后,我们根据实际调试的结果,来更改毛细管的长度,最终得到毛细管的合适长度。
《本课完》
课程内容来源于:
《excel毛细管计算与选型的方法》
《Excel做制冷仿真与计算入门到精通》
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