混合工质制冷系统中节流元件毛细管的两种计算方法比较

混合工质制冷系统中节流元件毛细管的两种计算方法比较 第 3 卷第 2期 低 温 与 特 气 b3 quotVf 2 fquot quot 3 年 amp月 3 f aea jm ‘ d q kr ldl _ r b aa iT cc o quot3 /e quot 3 混合工质制冷系统中节流元件毛细管的 两种计算方法比较 齐延峰 quot 公茂琼 quot 曹 勇 quot 吴剑峰 中国科学院 理化所 制冷与低温 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 研究中心 quot 北京 amp’ 摘要 针对多元混合工质低温制冷系统的特点 quot结合毛细管的节流特性和两种不同的计算方法进行了分析 quot编制 了两个计算毛细管长度的程序 quot 通过计算结果对这两种计算方法进行了比较 quot 发现计算结果差距不大 关键词 毛细管 多元混合工质节流低温制冷 滞止焓 焓 中图分类号 - . 文献标识码 / 文章编号 1amp 2 3 ’ 2 12 00 3 1 2 5 8: 9lt6 lt6 C D 8 8G4 H C J 8 C 9 6 4 67 98gtA B 6 7 E9 F 8 I E gt gtK L: 9 M 6 6 lt M F66 9F gtlt 7 NE gt gt O47 G :6 R quot UVT W Pquot /U Rquot PQ S T X YZ S _ Qc‘ d g c ca jX c i X ‘/j kif m ‘ c ‘_ X ‘a ‘ b _ d ef h i‘ _ k‘ lquot _ c a d d a g _ quot ‘o amp quot _ ’ n arf f _d‘ a quot _ p CF: qfb bd _k j gdrb l e a t a c _j u l lr cj‘ cr r l a jd Hlt8lt e f a a‘ b f df cf a ‘aids c r _ ‘ ‘ ‘ a‘ ed jc c v ke f ca c bd _lc b l ‘ e cj G5 F Crb l e ked kr _ _ lff blca‘ dar _ bi w 6Ba ‘aids b1f f d 1 i fdd _ bi dar b ‘ 引 言 近年来 quot 有关毛细管作为节流元件的理论分析 有了很大的发展 quot 尤其在普冷领域中例如冰箱 空 毛 细管诞生于 3 世纪 x 年代 quot并在 2 年取 调的毛细管计算 quot 已有多篇文献发表 本文针对混 y3得专利 与膨胀阀相同之处在于都起到降低工质 z 合工质进行了毛细管的计算 quot 通过已知的毛细管的压力的作用 quot 不同之处在于它没有活动部件 quot 具有 进出口压力及入口处的温度 quot 可推算出毛细管的长结构简单 价格低廉 可靠性高等优点 quot 使得毛细 度 在以前的毛细管模拟中 quot 大部分文献认为毛细管这种节流机构在小型制冷装置及空调中得到了广 管是等焓节流 quot 然而从基本的能量方程出发 quot 毛细泛应用 管节流过程中是滞止焓相等而不是焓相等 在本文 在过去的二三十年里 quot 低温混合物节流制冷机 中 quot 就是按照这两种不同的方法分别进行了数学模取得了显著的进展 quot 由于混合物热物性的特点 quot 改 拟 quot 结果发现这两种方法差别不大 变其不同的组分和配比 quot 使得混合工质节流制冷机有可能成为 amp 以上温区的主要制冷机 另外在循 3 控制方程环 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 上作一些改进之后 quot 混合工质节流制冷机甚至可能在普冷领域的 3 温区内占有相应 3 x 制冷工质在毛细管内的流动状态主要有两种情地位 z 3 在混合工质节流制冷机中 quot同样采用了毛细 况 z x 单相液体流动和汽液两相流动 当然 quot具体情管作为节流元件 quot 这也是由于毛细管本身所具有的 况是由毛细管的入口状态所决定的 若在入口时工优点所决定的 质就处于气液两相 quot 则随着工质沿毛细管长度方向 收稿日期 3 103 1amp 基金项目 国家自然科学基金资助项目 0 2 -2’第 B期 等 混合工质制冷系统中节流元件毛细管的两种计算方法比较 齐延峰 amp M 中 滞止焓是保持不变的 这是数学模拟时的一个的流动 其压力和温度都是下降 quot在一般情况下 工 重要判据 quot有不少文献 A C D 不是采用滞止焓相等 B E 而质在毛细管入口处均是有一定的过冷度 这样在毛 是焓值相等 也就是忽略了工质速度的变化 而简细管的较前一段中 称之为过冷区 工质处于液相 化为焓相等 就是方程 本文就是按照这两种 B温度保持不变 而压力线性下降 直至压力下降到 判据分别编制了程序 quot其温度所对应的泡点压力时 部分液体转变为汽态 66 - B即进入气液两相区 quot 此外还有制冷工质的状态方程 本文采用的是 毛细管 流动的基本控制方程包括连续方程 动 方程 F G E ACH amp量方程 能量方程以及制冷剂的状态方程 quot 在模型 IJ L . / M 中 不管是几种制冷工质 或处于哪个区域 都遵 5K /K /K 5K 式中 I 为通用气体常数 L 为方程参数 针对 K守这些方程 quot依据毛细管的运行环境及结构特点 有 混合物 采用一定的混合规则来计算方程参数 quot以下几条假设 amp 毛细管截面尺寸一定 ’ 认为毛细管为水平放置 即忽略工质势能的变 7 数学模拟化’ 毛细管内流动为一维定常绝热稳定流动 quot 在确定数学模拟程序之前 下列条件已知 amp 此外 本模型对气液两相区的处理采用的是均 工质组成及配比 ’相理论 对两相区域也有两条假设 ’ 毛细管几何参数 ’ 两相区域内均达到热力平衡和相平衡 ’ 整个毛细管入口处的压力 温度和出口的压力 ’ 两相区域性质均匀同一 液相和汽相的流速相 毛细管内工质的流量 ’等quot 模型控制容积中一个假定的压降 quot 基于以上几条假设 对于图 中的控制容积 控 在数学模型中 控制容积的划分就是依据假定制方程可简化为 的压降值 比如 N N gt 控制容积入口处的压力 O MP quot 温度已知 则入口处工质的状态已知 通过假定的 控制容积压降值可以得出控制容积的出口压力 下 一步就是要确定出口处工质的温度 依据就是能量 方程 或 在 得 出 温 度 后 依 据 动 量 方 程 7 B - 可得出控制容积的长度 这样一直算到整个毛 细管的出口压力处 则计算完毕 quot 在此将依据滞止 焓相等的程序称为程序 将依据焓相等的程序称 图 模型的控制容积 为程序 -quot连续方程 amp - - - B 计算结果及讨论动量方程 amp - 23 - 以 NQ 温区的混合工质组成为例 A E R 氮气 - /. 0 . - 1 53 -/ - - M -4 - - 5 R氩 气 5 7R甲 烷 5 -R乙 烷 5 R丙 烷 5 N M N M能量方程 amp 5 -5 6 6 - 7 - - R 异丁烷 其正常沸点温度分别为氮气 G O M G BQ在上面的几式中 为流通面积 - 为平均流 8 氩气 H O G 7Q 甲烷 GQ 乙烷 B MQ 丙烷 O HO速 :为比容 79 lt . 为压力 gt 0 89 8 1 - Q异丁烷 - 7Qquot计算条件为毛细管内径 7O DO为控制容积的长度 为摩阻系数 为毛细管 8 2 4 88 标态下流量为 MS879 毛细管入口压力为 T直 径 3为质量流量 lt : - 为焓 8 98 6 9 HP O gt 出口压力为 N MP O gt 入口温度为 NQquot Blt 下标 表示控制体入口 下标 -表示控制体出 用程序 和程序 -分别进行了计算 计算结果见表口quot quot 由式 可以看出 工质在毛细管的流动过程 7 低 温 与 特 气 第quot卷 表 计算结果 图 quot是 程 序 所 计 算 出 的 工 质 焓 值 的 变 化 曲 程序 程序 quot 相对误差 线 / 图 amp是程序 计算出的工质流速的变化曲线 0 过冷区长度 ’ amp ampamp ’ ’ 由图 amp可以看出 / 在进入两相区后 / 工质的流 总长度 ’ amp ’quot ampquot ’ 出口温度 - . quot’ amp’ ’ 速增加很快 /流速的增加是与比容的增加相对应的 / 两者的变化趋势相同 0 图 quot中 / 焓值在减小 / 但减 小的数量有限 0 其实之所以这两种计算方法的结果 相差不大 /原因就在于能量方程 4 5中的焓和流速 amp 不是在一个数量级上 / 即使流速有一个平方项 / 相 对于焓值也比较小 / 所以尽管流速在绝对值上增加 较快 / 但由于仅焓值就占了滞止焓的绝大部分 / 使 得按照方程 4 5和 4 5来计算的结果基本相同 0但 amp 7 这仅是计算模拟的结果 /今后需要通过实验来验证 0 结 论 图 quot 焓的变化曲线 通过对毛细管的计算模拟 / 对两种计算方法进 行了分析 / 分别是在毛细管节流过程中焓值不变和 节流过程中滞止焓保持不变这两种情况 /结果表明 / 这两种方法的计算结果区别不大 / 原 因在于焓值在 滞止焓中所占的比重很大 / 从而流速的变化可以忽 略不计 0 但从最基本的方程出发 / 工质在毛细管中的节 流过程中是滞止焓处处相等而不是焓值在节流过程 中认为是等焓节流 / 一般情况下 / 在管径不变的前 提下 / 根据连续方程则工质的流速不变 / 由能量方 图 amp 工质流速的变化曲线 程可知焓值不变 / 但如果在毛细管节流过程中发生 由表 可以看出 /这两种计算方法的差距不大 / 了相变 / 尽管管径未发生变化 / 但工质的比容发生可以认为基本相同 0 实际上 / 在过冷区工质处于液 了很大的变化 / 导致工质的流速也发生了很大的变相/由工质的 1 3图可以看出 / 2 在液相区的等温线和 化 / 此时认为焓值不变就有一定的误差了 / 如果设等容线几乎与压力轴平行 / 也就是说 / 温度和比容 计要求较为严格 / 则应按照滞止焓相等来计算 0 对几乎不随压力的变化而变化 / 故尽管压力由于摩擦 于这两种方法具体的优劣情况应在今后的实验中进的存在而下降 /但温度和比容可以认为是不变的 /由 行验证 0连续方程 4 5可以得出工质的流速不变 /又由能量 参考文献 6方 程 4 5可知 /工质的焓值也不变 /所以程序 和 amp 硕 8 9 李晓鹏 ’毛细管内制冷工质流动特 性 研 究 8 士 论 文 9 程序 quot在过冷区内实际上是一样的 / 这由计算结果 8 9’天津大学 ’ :中过冷区长度的误差相对于总长度的误差要小得多 quot 刘建丽 ’混合工质分凝分离式内复叠节流制冷机的热力 89也可看出 0 两相区内的变化较为复杂 / 是由以下的 分 析和实验研究 8硕士 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 98 9’北京 6中国科学院低 : .