Возможность использования только одной капиллярной трубки.

 

Идея использования капиллярной трубки, имеющей разное сопротивление потоку в зависимости от его направления, рассмотрена в авторском свидетельстве Бурцева СИ. и Иванова О. П., где подобная трубка имеет сложную форму внутреннего сечения. Изготовление подобной трубки будет связано с определенными техническими трудностями, поэтому видится возможным более простой способ реализации данной идеи. Суть его предложена Емельяновым А. Л. и состоит в следующем: различное сопротивление капиллярной трубки в зависимости от направления потока реализуется путем последовательного соединения двух трубок различного внутреннего диаметра и длины. Схематично это показано на рисунке 4.12.

При перенаправлении потока хладагента сопротивление такой составной трубки Ri и  будет различным.

При практической реализации данного метода возникают несколько вопросов. Во-первых, необходимо определиться с методикой расчета длин участков этой трубки. Хотя способ расчета очевиден - метод пошагового интегрирования, связанный с переходом на другой внутренний диаметр, просто необходимо конкретно решить, в какой именно момент необходим этот переход. Второй вопрос состоит в ориентации данной трубки, т.е. переход с большего диаметра на меньший использовать для режима охлаждения или теплового насоса?

При расчете длин участков данной трубки за основу возьмем режим охлаждения, потому как излишнее сопротивление трубки в данном режиме приведет к повышению температуры корпуса компрессора. Излишнее же сопротивление в режиме теплового насоса таких нежелательных эффектов не вызывает.

 

 

Рис. 4.12. Схематичное изображение последовательного соединения трубок.

 

В ходе многочисленных расчетов длин капиллярных трубок было замечено, что самый длинный участок трубки необходим для обеспечения падения давления хладагента в жидком состоянии до величины, соответствующей со-стоянию насыщения. После этого по длине трубки уже идет процесс парообразования и требуемая длина отрезков меньше. Поэтому длина отрезка L] (см. рисунок 4.12) будет соответствовать падению давления хладагента в жидком со-стоянии при внутреннем диаметре капилляра . Длина же отрезка  при внутреннем диаметре будет соответствовать падению давления хладагента до требуемого значения в двухфазном состоянии.

Теперь непосредственно выполним расчет. Пусть у нас имеются две капиллярные трубки внутренним диаметром 1,7 и 1,6 мм. Необходимо рассчитать и изготовить составную капиллярную трубку для макетного образца кондиционера (рис. 3.1.). Расчетные параметры составной капиллярной трубки приведены в таблице 4.12. Добавлю, что в режиме охлаждения трубка будет сориентирована таким образом, что сначала хладагент попадает в участок с внутренним диаметром 1,7 мм, а затем в участок с внутренним диаметром 1,6 мм. В режиме теплового насоса соответственно наоборот.

Расчетная длина участка с внутренним диаметром 1,7 мм составила 795 мм, а с внутренним диаметром 1,6 мм - 279 мм.

Таблица 4.12

 

Р, кг/см

X

V, м³/кг

D, мм

20,32

0,0009

1,7

16,08

0,0857

0,002

1,6

15,7

0,0935

0.0022

1,6

15,32

0,1012

0.0023

1,6

14,95

0,1083

0.0025

1,6

14,58

0,1158

0.0026

1,6

14,23

0,1227

0.0028

1,6

13,87

0,1301

0.0029

1,6

13,53

0,1368

0.0031

1,6

13,19

0,1435

0.0033

1,6

12,86

0,1506

0.0035

1,6

12,53

0,1571

0.0037

1,6

12,22

0,1636

0.0039

1,6

11,9

0,1699

0.0041

1,6

11,59

0,1763

0.0043

1,6

11,29

0,1825

0.0045

1,6

По расчетным данным была изготовлена подобная трубка и установлена в макетный образец.

В таблице 4.13 и на рисунке 4.13 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при измерении стандартной холодопроизводительности.

В таблице 4.14 и на рисунке 4.14 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при измерении стандартной теплопроизводительности.

В таблице 4.15 и на рисунке 4.15 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при испытании в режиме охлаждения в условиях высоких температур.

В таблице 4.16 и на рисунке 4.16 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при испытании в режиме нагревания в условиях высоких температур.

 

 

Таблица 4.13. Испытания по определению стандартной холодопроизводительности.

 

Измеренный параметр

Значение

 

«Эталон»

Капилляр

Холодопроизводительность, кВт

2,45

2,58

Холодильный коэффициент

2,388

2,518

Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С

+ 12

+ 13,3

Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С

+ 8,7

+ 9,5

Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С

+ 70,7

+ 75,8

Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С

+ 42,3

+ 41

Температура трубки в месте выхода хладагента из дроссельного устройст­ва, °С

+ 21

+20,3

Температура верхней части компрессора, ° С

+ 80

+ 85

Температура нижней части компрессора, ° С

+ 77,2

+ 83,3

Избыточное давление конденсации, кг/см

19,28

19,67

Избыточное давление кипения, кг/см

5,0

5,14

Рис. 4.13. Результаты испытаний в режиме охлаждения составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795

мм + диаметром 1,6 мм и длиной 279 мм.

Таблица 4.14. Испытания по определению стандартной теплопроизводительности.

 

Измеренный параметр

Значение

 

«Эталон»

Капилляр

Теплопроизводительность, кВт

2,73

2,77

Отопительный коэффициент

2,817

3,324

Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С

+ 3,7

+ 3,3

Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С

+ 0,2

+ 0,4

Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С

+ 65,8

+ 47,5

Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С

+ 38,0

+ 32

Температура верхней чаети компрессора, ° С

+ 81,1

+ 57,9

Температура нижней части компрессора, ° С

+ 78,9

55,9

Избыточное давление конденсации, кг/см²

18,32

14,95

Избыточное давление кипения, кг/см²

3,9

3,8

 

 

Рис. 4.14. Результаты испытаний в режиме нагревания составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795

мм + диаметром 1,6 мм и длиной 279 мм.

Таблица 4.15. Охлаждение в условиях высоких температур

 

Измеренный параметр

Значение

Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С

+ 15,7

Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, °С

+ 12,3

Температура трубки, подводящей хладагент в конденса­тор, ° С

+ 89,3

Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С

+ 49,8

Температура трубки в месте выхода хладагента из дрос­сельного устройства, ° С

+ 23,1

Температура верхней части компрессора, ° С

+ 98,3

Температура нижней части компрессора, ° С

+ 96,4

Избыточное давление конденсации, кг/см

23,5

Избыточное давление кипения, кг/см²

5,6

Рис. 4.15. Результаты испытаний в режиме охлаждения составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795 мм + диаметром 1,6 мм и длиной 279 мм.

 

Таблица 4.16. Нагревание в условиях высоких температур.

 

Измеренный параметр

Значение

Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С

+ 13,7

Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, °С

+ 21,1

Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С

+ 77,7

Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С

+ 44,6

Температура верхней части компрессора, ° С

+ 85,5

Температура нижней части компрессора, ° С

+ 83,3

Избыточное давление конденсации, кг/см

21,3

Избыточное давление кипения, кг/см²

5,4

 

 

Рис. 4.16. Результаты испытаний в режиме нагревания составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795 мм + диаметром 1,6 мм и длиной 279 мм.

Для подтверждения такого подхода к расчету отрезков такой составной капиллярной трубки, были выполнены расчет и аналогичные эксперименты, только второй участок трубки был внутренним диаметром 1,42 мм и его рас-считанная длина составила 93 мм.

В таблице 4.17 и на рисунке 4.17 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при измерении стандартной холодопроизводительности.

В таблице 4.18 и на рисунке 4.18 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при измерении стандартной теплопроизводительности.

В таблице 4.19 и на рисунке 4.19 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при испытании в режиме охлаждения в условиях высоких температур.

В таблице 4.20 и на рисунке 4.20 представлены испытания макетного образца с указанной капиллярной трубки при испытании в режиме нагревания в условиях высоких температур.

 

 

Таблица 4.17. Испытания по определению стандартной холодопроизводительности.

 

Измеренный параметр

Значение

 

«Эталон»

Капилляр

Холодопроизводительность, кВт

2,45

2,81

Холодильный коэффициент

2,388

2,715

Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С

+ 12

+ 13,4

Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С

+ 8,7

+ 9,7

Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С

+ 70,7

+ 80,4

Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С

+ 42,3

+ 41,8

Температура трубки в месте выхода хладагента из дроссельного устройства, °С

+ 21

+18,9

Температура верхней части компрессора, ° С

+ 80

+ 87

Температура нижней части компрессора, ° С

+ 77,2

+ 80

Избыточное давление конденсации, кг/см

19,28

19,69

Избыточное давление кипения, кг/см²

5,0

5,2

Рис. 4.17. Результаты испытаний в режиме охлаждения составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795

мм + диаметром 1,42 мм и длиной 93 мм.

Таблица 4.18. Испытания по определению стандартной теплопроизводительности.

 

Измеренный параметр

Значение

 

«Эталон»

Капилляр

Теплопроизводительность, кВт

2,73 ~'

2,8

Отопительный коэффициент

2,817

3,328

Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С

+ 3,7

+ 2,9

Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С

+ 0,2

+ 0,9

Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С

+ 65,8

+ 46,2

Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С

+ 38,0

+ 32,3

Температура верхней части компрессора, ° С

+ 81,1

+ 54,5

Температура нижней части компрессора, ° С

+ 78,9

+48,8

Избыточное давление конденсации, кг/см²

18,32

15,09

Избыточное давление кипения, кг/см²

3,9

3,8

 

 

Рис. 4.18. Результаты испытаний в режиме нагревания составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795

мм + диаметром 1,42 мм и длиной 93 мм.

Таблица 4.19. Охлаждение в условиях высоких температур.

 

Измеренный параметр

Значение

Температура трубки, подводящей хладагент в испаритель, ° С

+ 15,9

Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, °С

+ 11,8

Температура трубки, подводящей хладагент в конденсатор, ° С

+ 91,3

Температура трубки, отводящей хладагент из конденсатора, ° С

+ 51

Температура трубки в месте выхода хладагента из дрос­сельного устройства, ° С

+ 22,6

Температура верхней части компрессора, ° С

+ 96,1

Температура нижней части компрессора, ° С

+ 89

Избыточное давление конденсации, кг/см²

23,4

Избыточное давление кипения, кг/см²

5,6

Рис. 4.19. Результаты испытаний в режиме охлаждения составной капиллной трубки диаметром 1,7 мм и длиной 795 мм + диаметром 1,42 мм и длиной 93 мм.

Таблица 4.20. Нагревание в условиях высоких температур.

 

Измеренный параметр

Значение

Температура трубки, подводящей хладагент в испа­ритель, ° С

+ 11,2

Температура трубки, отводящей хладагент из испарителя, ° С

+ 20

Температура трубки, подводящей хладагент в кон­денсатор, ° С

+ 75,4

Температура трубки, отводящей хладагент из конден­сатора, ° С

+ 44,2

Температура верхней части компрессора, ° С

+ 96,1

Температура нижней части компрессора, ° С

+ 89

Избыточное давление конденсации, кг/смг

23,4

Избыточное давление кипения, кг/см²

5,6

 

Рис. 4.20. Результаты испытаний в режиме нагревания составной капиллярной трубки диаметром 1,7 мм и

длиной 795 мм + диаметром 1,42 мм и длиной 93 мм.

Анализ экспериментов показывает явное улучшение технических характеристик (холодо/ теплопроизводительность, СОР) по сравнению с предыдущими вариантами капиллярных трубок. При этом температуры компонентов макетного образца не только не выходят за допустимые пределы, но и сам кондиционер сохраняет устойчивую работу даже в условиях предельных температур. Все это позволяет говорить не только о целесообразности применения подобного варианта капиллярной трубки, но и о некотором его преимуществе по сравнению с другими вариантами.