變頻空調器中使用毛細管節流的性能研究摘要：變頻空調器中使用電子膨脹閥性能固然優越，但由于價格比較昂貴，市場上的變頻空調器普遍采用毛細管作為節流元件。這就要求對變頻空調器中使用毛細管節流特性進行更深入的研究，本實驗在焓差室中對小型空調器進行特性研究，并繪制出空調器性能曲線。關鍵字：變頻空調器毛細管性能實驗0前言隨著人們對生活水平舒適性要求的提高，定頻空調器市場有逐漸被變頻空調器取代的趨勢。變頻空調器頻率主要在20Hz～120Hz之間變化[1]，其制冷劑流量亦隨之變化很大。這就對節流裝置提出了很高的要求，采用電子膨脹閥無疑是最佳選擇，它具有反應迅速、容量范圍大，可預置各種復雜的控制規律等特點[2]。但由于電子膨脹閥及控制元件的價格較貴，所以在實際應用中有一定困難。因此，變頻空調器中使用毛細管還具有相當大的市場。本文針對某公司的一款變頻空調器產品，通過實驗研究得到了采用毛細管節流的性能特點，并通過對實驗結果的分析，說明應用毛細管節流時變頻空調器的性能與頻率的關系，為進一步研究出高能效比的空調器提供參考。1變頻空調器工作原理變頻空調器主要有變直流和變交流兩種形式。變交流空調器是通過改變交流電源頻率，而變直流空調器則是采用PWM、PAM調制方式使得壓縮機的電動機轉速變化，從而達到調節制冷壓縮機制冷劑流量的目的，使得系統的制冷量隨時與負荷相匹配，因而具有節能和舒適的特性。本試驗采用的交流變頻空調器，交流變頻空調器的工作原理如圖1所示，從圖中可以看到，在蒸發器進風溫度處設置了一個溫度傳感器TE，具體工作過程是：首先在溫度控制器內設定一個給定的溫度值Tset，然后通過溫度傳感器測得蒸發器的進風溫度Tin，并將信號Tin轉換為Tz傳送到溫度控制器TC內與給定的設定值Tset進行比較，得到一個差值信號ｅ(ｅ=Tset-Tz)，控制器根據這一差值信號對執行器發出控制制冷壓縮機電源轉速的控制命令，從而調節壓縮機的制冷量，使TE恢復至設定值。只有當差值信號ｅ=0的時候，控制系統才不會動作。圖1變頻空調的工作原理2毛細管節流過程過冷狀態制冷劑進入毛細管后，因流動摩擦阻力影響，壓力降呈線性變化。對于不可壓縮的液體制冷劑絕熱流動來說，可以證明液體溫度不變，即此時制冷劑溫度保持進口溫度不變。當制冷劑壓力下降至液體溫度所對應的飽和壓力點時，制冷劑液體并不立即發生閃發，當氣液相間的壓力差滿足氣泡產生和生成所需的力學條件時，液體才真正開始閃發。隨著氣相的增加，制冷劑平均比容上升，流速迅速加快，流動的摩擦阻力增加，制冷劑壓力加速下降，從而很快過渡到熱力學平衡下的氣液兩相流動區。在熱平衡態氣液兩相區壓力降為非線性變化，但溫度始終對應于各點壓力的飽和溫度[3~5]。毛細管內壓力、溫度隨毛細管長度方向的變化曲線如圖2。圖2沿毛細管長度方向的壓力和溫度變化3實驗研究3.1研究對象某公司分體掛壁式冷暖變頻空調器：型號KFR-35GW/BP名義制冷量3500W名義制熱量4800W額定輸入功率(冷)1180W額定輸入功率(熱)1650W循環風量500m3/h本充注救量駛晴980g勒制冷者劑摟R22毛細管一根除3.2閱耳測試工況質根殼據爆GB/T7握725-20伸0輝4濁，用焓差法陰對染1.5獻P足變頻空調器進室行了額定制冷萄性能試驗，制奏冷工況如下腫[6]貸：拼室內：干球溫獄度侵：皆t炊g1墨=限2終7常℃泛割濕球溫度式：段t嶄w1搶=泄1季9探℃忍室外：干球溫謙度態：總t網g2紡=遠3遣5座℃醫螺濕球溫度日：夜t緞w2虛=悅2派4慎℃轎3.3抓械實驗裝置權本實驗是在小怎型空調焓差室繪中進行的，焓令差室及制冷系產統布置如瘦圖磁3乎所示：旗圖此3識番焓差實驗室裝糕置皇3.4根嬸控制系統遇焓差實驗室中式各電動設備采慰用換PL勁C買控制，環境室莖溫度、濕度、隱出風靜壓采染用激PI坦D憐自動調節。穩柴定工況判定：踩干球溫糧度低±凳0.鴿2飼℃錢，濕球溫賤度賴±攻0.午2逐℃抓，靜歷壓慧±2P袋a劣，電曠壓粱±2帽%悉。當滿足穩定關工況后系統將久自動保存實驗施數據。溫度、霞濕度、靜壓確的膨PI鴨D傷控制框圖和控結制過程如秧圖濾4冷、狐5帥所示：萌圖連4PI重D冊控制框圖職圖旨5欠怠焓差室溫度、輸濕度、靜壓控債制過程難3.5梳底實驗結果及分楚析造用黎MATLA缺B身將所獲得的實檔驗數據繪制成服曲線，得到變樸頻空調器制冷蒼量、壓縮機功對率、性能系伯數幣CO示P桃與頻率的關系警如下：去也摧制冷量與頻率饞的關系朱圖遼6肥扔制冷量隨頻率犯變化圖錦當頻率小沒于翁80H即z掌時，制冷量隨展著頻率的增大位幾乎成線性增把大，當頻率大撞于墻80H山z限時，制冷量隨涌著頻率的增大它增加緩慢甚至慰開始逐漸減小栽。這是因為開才始制冷劑流量累增大，蒸發器測與室內空氣之助間的換熱溫差倡加大，所以制臥冷量增加，但號當壓縮機轉速寒到達一定程度格時，由于毛細柏管的節流能力腳受到限制，制屆冷劑流量開始嫌減小，蒸發器構與空氣之間的飽換熱溫差減小坡，所以制冷量少開始減小。雷符匹壓縮機功率與組頻率的關系揚圖宰7啦頂壓縮機功率隨敬頻率變化圖絹空調器在低頻比運行時，壓縮否機功率隨頻率滲的增大而迅速澆增大，但隨著拴頻率的繼續增伴大，功率增大噸的趨勢逐漸減把小的。這是因遍為輸入功率的集變化率和壓縮批機轉速（頻率興）變化率成三柿次方的變化關最系，所以在低壞頻運行時，壓沙縮機的輸入功扇率隨著頻率的訂增大迅速增大延。當頻率大排于忽80Hz咳抽時，由于毛細鈴管流通能力的貸限制，導致蒸上發器中的制冷話劑量減小，從俘而使得壓縮機用的輸氣量減小呼，但由于轉速峽增加導致功率誰增加占著主導壽作用，所以輸肚入功率還是增蛾加的，只是增喜加的趨勢減小理了。輸芝纖性能系駐數污CO致P刃與頻率的關系祝圖資8股貧性能系底數居CO旗P跳隨頻率變化圖袋隨著頻率的增錢加愧CO棟P建卻呈先增大后紫減小的趨勢。針這是因為開始株隨著頻率的增算加，制冷量增只加較多，而輸電入功率增加得杜相對較少，所督以泰COP朗=移Ｑ茶/叮Ｎ呈現增大得蒸的趨勢，熟在統40H遷z釘時差不多達到齡了一個最大值瘋，隨著頻率的誰繼續增大，輸南入功率的增加飛速度大于制冷稅量的增加速度史，因柔而飼CO威P鉆開始減小。4結論技本實驗研究了運在變頻空調器情中采用毛細管拔節流時，系統齒制冷量、壓縮刷機功率請、緩CO俊P鄭隨頻率變化的逃關系。通過實韻驗可以看到變腳頻空調器封在烘20H切z書～郵80H朗z堪運行蒼時伍,冒紙系統的制冷量蘆隨著頻率的增望大而增大，說壁明變頻空調器膨系統中使用毛陷細管節流能夠辣適應壓縮機轉青速變化的要求絕的，當頻率超劈過紐80H犁z暗時，毛細管節林流能力將大大暮減弱，所以在瘡家用變頻空調此器的正常工作三范圍內，毛細碑管節流仍能體蕉現變頻的特點域，滿足人們的具要求，具有一術定的實用價值慌。參考文獻練1慕計何曉東明哥,系芽王志改剛摸,狂蝦俞炳豐豆.疾輩小冷量變頻空弄調器制冷系統僅采用單根毛細褲管的性能分鳥析章[J]胸,自流體機械差.討1998,蘆26(12判):47-腸50.匙2刃雹黃根恨法至.經罵新型膨脹閥及囑其應用撤.皂耗制冷空調與電境力機械脹.絨2001,環22(2):然19-22.冰3責或朱興斥旺農,負戒時陽掀.歉戴毛細管長度對拼制冷系統性能殃影響的探旦討趟[J]姐.壇鏟輕工機那械厚.2002(勾3):61-爹62.炮4Some拼haiWo蕉ngwise伶s,Wor猶achet島Piromp夕ak序.母Flow掙charac勁terist稱icsof鼠purer秘efrige偶rants售andmi烈xtures元inad稼iabati捐ccapi形llary駐tubes[紐J]協.爪Appli逮edTher描malEn謙ginee凳ring,雖2001,2裹1:845-甜861.河5Melo湖C,Fe宰rreira帖RTS,N罰etoBC泄,Gonc耗alves駕JM,Me領zavila憑MM哄.晉Ane