Зависимость расхода хладагента от состояния хладагента, поступающего в капиллярную трубку.

1.3.5. Зависимость расхода хладагента от состояния хладагента, поступающего в капиллярную трубку.

 

Переохлаждение хладагента в значительной степени влияет на величину расхода через капиллярную трубку. Жидкий фреон, поступающий в трубку при температуре насыщения, начинает вскипать сразу же на входе. Однако, если жидкость переохлаждена до температуры меньшей, чем температура насыщения, то до момента вскипания жидкость успевает пройти по трубке некоторое расстояние. Соответственно, сопротивление потоку будет меньше, если жидкость переохлажденная, чем если бы она была при температуре насыщения. Добившись переохлаждения на 10 градусов можно увеличить расход на 15 ~ 20 %[31].

На рис. 1.5 представлена зависимость расхода хладагента от величины переохлаждения.

1.4 Существующие методики подбора и расчета капиллярных трубок.

1.4.1 Метод пошагового интегрирования.

 

Данный расчет основан на принципах гидравлики [22], [28]. Если целью расчета является определение длины трубки при заданном диаметре, необходимом для расширения данного весового потока холодильного агента от давления конденсации до давления кипения, решение может быть найдено последовательным расчетом. Участки длины трубки, необходимые для последовательного расширения по ступеням складываются, и определяется суммарная длина всей трубки.

Для каждого участка трубки производятся следующие ступени расчета: 1) задается небольшое увеличение падения давления; 2) определяется паросодержание, удельный объем; вязкость и скорость на выходе из участка, считая, что расширение происходит при постоянной энтальпии; 3) определяется падение давления вследствие ускорения холодильного агента; 4) вычитанием из общей потери давления в ступени 1 находится падение давления за счет трения, и длина трубки, дающая желаемое падение давления за счет трения. Начало участка будем условно обозначать индексом 1, а конец участка - индексом 2. Порядок расчета:

1. Температура жидкости на входе в трубку - задана.

2. Задаемся значением температуры хладагента на выходе из первого участка трубки.

3. Энтальпии жидкости, пара берутся из таблиц или диаграмм.

4.   

5. Удельные объемы жидкости и пара берутся из таблиц и диаграмм.

6.

7. Кинематические вязкости жидкости и пара берутся из таблиц.

8. 

9. 

10.

11.

12. При прохождении холодильного агента через капиллярную трубку происходит падение давления вследствие трения и сил инерции. Из баланса сил, действующих на элемент холодильного агента в трубке, имеем:

Решаем это уравнение относительно падения давления dp:

Величина V/v может быть заменена на G/3600A из уравнения в п. 9.

Интегрируя для участка от 1 до 2, получим

 

Первая величина в правой части этого уравнения является падением давления вследствие ускорения, вторая величина справа представляет собой потерю давления вследствие трения. Подставив соответствующие значения величин можно рассчитать величину падения давления вследствие ускорения.

Падение давления вследствие трения

Отсюда получим

Такое решение уравнения затруднительно вследствие сложности изменения f и V по длине L. Для простоты принимаются средние значения f и V между 1 и 2. Эти значения принимаются постоянными. Тогда получим

Отсюда можно получить выражение для участка длины

 

13. Общая длина трубки будет представлять собой сумму длин отдельных участков.

В ходе расчета может возникнуть ситуация, когда очередной участок длины имеет отрицательное значение. Это означает, что падения давления на данном участке недостаточно для получения силы, необходимой для создания ускорения, другими словами на выходе из трубки достигнуто критическое давления.

В таком случае расчет останавливают и суммируют все полученные участки. Если же полученной длины недостаточно, то необходимо перейти на больший диаметр трубки и повторить расчет.